低轨无拖曳卫星的自适应神经网络控制器设计.pdf

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1、第33卷第2期计算技术与自动化V01．33。No．22014年6月ComputingTechnologyandAutomationJun．20l4文章编号：1003—6199(2014)02—0001—06低轨无拖曳卫星的自适应神经网络控制器设计李季，樊慧津(华中科技大学自动化学院，湖北武汉430074)摘要：低轨无拖曳(Drag-free)卫星为相对论的验证、引力波探测以及地球重力场的测量提供了低干扰的试验环境。目前已有的工作主要对无拖曳卫星模型进行线性化，然后进行控制器设计，此种方法忽略了无拖曳卫星控制系统的非线性环节，因此降低了控

2、制器的精度。本文将基于Lyapunov稳定性理论和自适应反步控制，直接针对无拖曳卫星控制系统的非线性模型进行分析，设计一种自适应神经网络控制器。针对系统建模过程中的线性化和未建模动态，利用RBF神经网络对非线性项进行拟合和补偿，建立自适应神经网络权值自适应律，保证闲环系统具有较好的鲁棒稳定性能和抗干扰性能，实现无拖曳卫星控制系统的设计要求。仿真结果表明控制器的有效性，满足了无拖曳卫星的控制精度要求关键词：无拖曳卫星；自适应控制；RBF神经网络；反步法中图分类号：TP273文献标识码：ADesignofAdaptiveNeuralNetw

3、orkControllersforLEODrag—freeSatelliteIdJi．FANHui—jin(SchoolofAutomation，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan，Hubei430074，China)Abstract：IOW—disturbanceenvironmentcanbeachievedbytheIEO(Low—EarthOrbit)drag—freesatellite，whichbene—fitsthevalidationofrelativity，de

4、tectionofgravitationalwavesandmeasurementofgravityfield．Fordragfreecontrolpur—pose，mostresearchesproposedcontrollerswithlinearizedmodelandignoringthenonlinearcharacteristics，whichlowertheaccuracyofcontrollers．Inthispaper，bytakingintoaccountofthenonlinearcharacteristics，a

5、nadaptiveneuralnetworkcontrollerisestablishedbasedonIyapunovmethodsandadaptivebacksteppingcontroltheory．Fornonlinearcharacteristicsandunmodeleddynamics，RBFneuralnetworkisemployedforapproximation．Atthesametime，weintroducetheupdatelawsofadaptiveneuralnetworkweights，whichgu

6、aranteethestabilityoftheclosed—loopsystemandsatisfyrequirementsofthedrag—freesatellitecontrolsystem．Thesimulationresultsindicatethatthecontrolleriseffectiveandtheaccuracyofthedrag—freesatellitecanbesatisfied．Keywords：Drag—freesatellite；adaptivecontrol；RBFneuralnetwork；ba

7、ckstepping(drag—free)技术，设计了无拖曳卫星：用一个质量引言块置于卫星本体内部，质量块将不受大气阻力等外低轨卫星在太空飞行的过程中，承受着来自星部干扰力的影响，因为质量块不与卫星本体接触，际空间的各种扰动n]，例如，地球、太阳、月亮引力所以几乎处于自由漂移状态，成为理想的宁静参考的影响，以及大气阻力、太阳辐射和地面反射等非源。卫星本体保持与质量块之间相互隔离的状态，惯性力的影响。然而相对论的验证、引力波探测以在适当传感器和控制算法条件下，从而保证卫星本及地球重力场的测量等都需要低干扰试验环境。体实现较高的宁静性_]]

8、。为了消除非惯性力的影响，文献[1]提出无拖曳无拖曳卫星控制器不但可以使卫星保持稳定，收稿日期：2013—06—24基金项目：国家自然科学基金项目(61174079，6120381)作者简介：李季(1988