[发明专利]一种用于两体绳系卫星系绳展开的模糊控制方法

说明书

本实施例公开了一种用于两体绳系卫星系绳展开的模糊控制方法，涉及属于航天技术领域，为解决现有技术中不能同时兼顾绳系卫星系统非线性动力学刻画和控制器设计的问题。所述的模糊控制方法包括：根据欧拉‑拉格朗日方程建立两体绳系卫星系统的非线性动力学方程；从所建立的非线性动力学方程中选择非线性函数；分别构建非线性函数的模糊表达形式；将模糊表达式代入到系统非线性动力学方程中，并设计系统的模糊描述规则，建立模糊动力学模型；基于所述的模糊动力学模型，通过并行分布式补偿原则，设计基于状态反馈的模糊控制器规则，建立模糊控制器；利用所述模糊控制器对两体绳系卫星系统的系绳释放过程进行控制。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种用于两体绳系卫星系绳展开的模糊控制方法。

背景技术

目前，绳系卫星技术已经成为最具吸引力的新兴空间科学技术，在空间探测、国防安全等领域呈现出了广泛的应用前景。

绳系卫星是指由两颗或多颗人造卫星通过系绳相互连接而形成的组合飞行系统，借助于安装在卫星上的收放机构可以实现系绳的展开、保持和回收操作，进而完成数米至数十公里距离以外的探测、捕获、在轨服务等空间任务。

鉴于系绳的柔性特征，绳系卫星的展开、保持和回收等运动过程呈现强非线性和时变特点。此外，空间多物理场耦合、刚-柔耦合、轨道慢变与姿态快变耦合等因素还会进一步诱使系统产生混沌、屈曲、分岔等复杂非线性现象。由此可见，绳系卫星系统是一个多变量、强耦合、物理参数易摄动且受外界干扰持续影响的复杂非线性动力学系统。而目前针对绳系卫星的动力学建模研究，很难同时兼顾到系统非线性动力学行为的准确描述和便于控制器设计这两个方面的要求。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于两体绳系卫星系绳展开的模糊控制方法，能够能同时兼顾绳系卫星系统非线性动力学刻画的准确程度和便于控制器设计这两方面的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

S1、针对两体绳系卫星系统，建立非线性动力学模型；

S2、从所述非线性动力学模型中提取非线性函数信息，并根据所提取的非线性函数信息，构建模糊表达数据；

S3、将所构建的模糊表达数据导入所述非线性动力学模型，并得到所述两体绳系卫星系统的模糊动力学模型；

S4、利用所述模糊动力学模型，建立模糊控制器；

S5、将所述模糊控制器部署至两体绳系卫星系统系绳展开的控制装置，并利用所述模糊控制器对两体绳系卫星系统的系绳释放过程进行控制。

目前针对绳系卫星的动力学建模研究，很难同时兼顾到系统非线性动力学行为的准确描述和便于控制器设计这两个方面的要求。为了解决上述存在的问题，本实施例针对两体绳系卫星系统公开了一种模糊控制方案，在充分的非线性动力学分析基础上，建立了系统的模糊动力学模型，所建立的模糊动力学模型不仅能够准确刻画系统的复杂非线性动力学特性，而且便于进行控制器设计和运动稳定性分析。解决了现有技术中不能同时兼顾绳系卫星系统非线性动力学刻画和控制器设计的问题。其中，根据欧拉-拉格朗日方程建立两体绳系卫星系统的非线性动力学方程；从所建立的非线性动力学方程中选择非线性函数；并分别构建这非线性函数的模糊表达形式；之后将模糊表达式代入到系统非线性动力学方程中，并设计系统的模糊描述规则，建立模糊动力学模型；基于所述的模糊动力学模型，通过并行分布式补偿原则，设计基于状态反馈的模糊控制器规则，建立模糊控制器；利用所述模糊控制器对两体绳系卫星系统的系绳释放过程进行控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。