[发明专利]一种多智能单元串并联展收机构协同控制优化方法

说明书

本发明公开了一种多智能单元串并联展收机构协同控制优化方法，构成串并联展收机构的每个智能单元均包括有控制器、执行器、存储器以及相关的转动单元和连接单元，执行器是以伺服电机为驱动器件；其控制方法是首先根据仿生单元建立连续数学模型、离散数学模型；然后基于离散数学模型，提出最优控制率、每个智能控制单元的局部控制率和总的适应度函数；最后，在前两步基础上，使用多智能体粒子群算法对伸展机构的控制参数进行计算和优化。本发明使伸展机构能够适应复杂环境，提高抗干扰性能。

技术领域

本发明涉及一种应用于变形翼或者太空飞行器天线、电池板等的智能伸展机构，通过智能算法对该伸展机构进行协同控制。

背景技术

目前大部分商用、私人及军用飞机都属于固定翼飞机，但其气动特性单一，只能在某一种条件下实现最优飞行效率，不同任务对飞机性能的要求常常存在冲突，因此很难满足多任务需求的固定翼飞机。随着各种新技术的发展以及人们对飞行性能需求的提升，变形翼研究成为了可能。通过自适应地优化机翼的大小、形状或者结构，使机翼具有不同的气动特性，可以提高飞机在不同飞行条件下的性能。变形翼的智能伸展机构是其中的一种实现方式。

在充满磁辐射、阶梯温度和大量空间碎片等的太空环境中，航天器须进行在轨位姿的多自由度连续调整，而现有展收机构只能进行完全展开或收拢状态的两自由度刚性调整，因此抗电磁辐射、耐温度梯度和灵活展收的空间机构及其作用机理成为现有航天器研究中亟待解决的关键问题，迄今还未有相关技术的公开报导。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种多智能单元串并联展收机构协同控制优化方法，使伸展机构能够适应复杂、多干扰的工作环境，提高抗干扰性能。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明多智能单元串并联展收机构协同控制优化方法的特点是，构成所述串并联展收机构的每个智能单元均包括有控制器、执行器、存储器以及相关的转动单元和连接单元，所述执行器是以伺服电机为驱动器件；所述控制方法是按如下步骤进行：

步骤1、建立式(1)所示的伺服电机连续数学模型：

x_i(t)表示智能单元i在t时刻关于位移和速度的状态变量，是x_i(t)的导数，u_i(t)表示智能单元i在t时刻的控制变量，i＝1,2,…,16；A和B为连续矩阵系数，且：

将内外部干扰表征为取值范围为-1～0的不确定参数δ，则有：

Tm、K_PWM、Km和n均为伺服电机参数，分别是伺服电机的时间常数、拟线性放大系数、传递系数和减速比；

步骤2、针对式(1)进行离散化，获得式(2)所示的伺服电机离散化数学模型：

x_i(k+1)＝Gx_i(k)+Hu_i(k) (2)，

x_i(k)为智能单元i在第k个采样时刻关于位移和速度的状态变量；

u_i(k)为智能单元i在第k个采样时刻的控制变量，取k为1～50；

G和H是与连续矩阵系数A和B相对应的离散矩阵系数，G＝e^AT，

T为采样周期，T＝0.01s；