帶撓性帆板的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、針對(duì)新一代導(dǎo)航衛(wèi)星的具體特點(diǎn)，提出評(píng)價(jià)姿態(tài)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)函數(shù)是必要的。用超調(diào)量、過(guò)渡時(shí)間、柔性振動(dòng)抑制、能量最小等指標(biāo)用來(lái)指導(dǎo)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用遺傳算法，以新的性能評(píng)價(jià)函數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行PID參數(shù)優(yōu)化。
　　本文首先建立了某型衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)模型及剛體動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)而基于模態(tài)綜合方法建立了具有撓性對(duì)稱帆板附件的撓性多體動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次，將剛體衛(wèi)星模型解耦為俯仰及滾動(dòng)偏航通道，分別設(shè)計(jì)PID控制器

2、，并對(duì)其控制效果進(jìn)行仿真校驗(yàn)；通過(guò)模態(tài)截?cái)喾椒▽闲远囿w動(dòng)力學(xué)模型簡(jiǎn)化得到頻域模型，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行理論分析，運(yùn)用PD控制律加諧振控制器的方法，對(duì)撓性衛(wèi)星重新進(jìn)行姿控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該方法減小了柔性附件振動(dòng)引起的衛(wèi)星姿態(tài)控制的振蕩和超調(diào)。
　　而后，對(duì)遺傳算法的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo)及描述，在分析研究選擇、交叉及變異算子對(duì)優(yōu)化過(guò)程影響的基礎(chǔ)上，確定了合適的算子取值；通過(guò)分析控制系統(tǒng)的各種性能指標(biāo)，并定義了隸屬度函數(shù)將誤差積分、能量、超調(diào)及過(guò)渡時(shí)間

3、等指標(biāo)歸一化為無(wú)量綱的加權(quán)性能指標(biāo)，用以避免各性能指標(biāo)的量綱差異引起的權(quán)值失效；設(shè)計(jì)了基于遺傳算法的PID參數(shù)優(yōu)化初始狀態(tài)及優(yōu)化流程，用于PID參數(shù)的自整定。
　　最后，在Matlab環(huán)境下，利用遺傳算法對(duì)Simulink控制模型在不同權(quán)值，不同指標(biāo)函數(shù)條件下進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，隸屬度函數(shù)的定義能夠明顯消除性能指標(biāo)量綱差異對(duì)權(quán)值的影響；優(yōu)化自整定后的PID控制模型性能指標(biāo)優(yōu)化了59.767％，明顯消除了振動(dòng)偏差，降低了控制