帶撓性帆板的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)參數優(yōu)化設計.pdf

1、針對新一代導航衛(wèi)星的具體特點，提出評價姿態(tài)控制系統(tǒng)的性能指標函數是必要的。用超調量、過渡時間、柔性振動抑制、能量最小等指標用來指導姿態(tài)控制系統(tǒng)設計，利用遺傳算法，以新的性能評價函數為評價指標進行控制系統(tǒng)設計，并進行PID參數優(yōu)化。
　　本文首先建立了某型衛(wèi)星的運動模型及剛體動力學模型，并進而基于模態(tài)綜合方法建立了具有撓性對稱帆板附件的撓性多體動力學模型。
　　其次，將剛體衛(wèi)星模型解耦為俯仰及滾動偏航通道，分別設計PID控制器

2、，并對其控制效果進行仿真校驗；通過模態(tài)截斷方法將撓性多體動力學模型簡化得到頻域模型，通過對其進行理論分析，運用PD控制律加諧振控制器的方法，對撓性衛(wèi)星重新進行姿控系統(tǒng)設計，該方法減小了柔性附件振動引起的衛(wèi)星姿態(tài)控制的振蕩和超調。
　　而后，對遺傳算法的數學模型進行推導及描述，在分析研究選擇、交叉及變異算子對優(yōu)化過程影響的基礎上，確定了合適的算子取值；通過分析控制系統(tǒng)的各種性能指標，并定義了隸屬度函數將誤差積分、能量、超調及過渡時間

3、等指標歸一化為無量綱的加權性能指標，用以避免各性能指標的量綱差異引起的權值失效；設計了基于遺傳算法的PID參數優(yōu)化初始狀態(tài)及優(yōu)化流程，用于PID參數的自整定。
　　最后，在Matlab環(huán)境下，利用遺傳算法對Simulink控制模型在不同權值，不同指標函數條件下進行參數優(yōu)化。仿真結果表明，隸屬度函數的定義能夠明顯消除性能指標量綱差異對權值的影響；優(yōu)化自整定后的PID控制模型性能指標優(yōu)化了59.767％，明顯消除了振動偏差，降低了控制