一种参数自整定伪速率调制器

摘要

本发明涉及一种参数自整定伪速率调制器，属于推力器脉冲调制技术领域。包括常规伪速率调制器、模糊逻辑系统模块和数据处理模块；所述的模糊逻辑系统模块由两个查表形式的模糊逻辑系统组成。本发明的两个模糊逻辑系统分别实现根据控制精度、干扰力矩、系统噪声等对伪速率调制器开阈值和滞环宽度的实时动态调节，可在确保控制精度的同时降低喷气消耗；本发明的模糊调节规则的核心是基于自然语言描述的规则组合，避免了常规伪速率调制器设计中参数试凑和反复调试带来的巨大工作量；本发明的两个模糊逻辑系统采用查表形式表示规则库，物理意义直观，工程实现便捷。

主权项

一种参数自整定伪速率调制器，其特征在于：包括常规伪速率调制器、模糊逻辑系统模块和数据处理模块；所述的常规伪速率调制器由一个前向环节即斯密特触发器和一个用于反馈的一阶惯性环节组成；常规伪速率调制器的输入是控制量或姿态误差，输出是宽度和间隔随输入信号而改变的脉冲信号，待设计的参数包括斯密特触发器的开阈值、关阈值或滞环宽度、一阶惯性环节的增益系数和时间常数；所述的模糊逻辑系统模块由两个查表形式的模糊逻辑系统组成，即模糊逻辑系统A和模糊逻辑系统B；模糊逻辑系统A由模糊器A、模糊规则库A、模糊推理机A和解模糊器A组成；模糊规则库A的输入量有两个：目标姿态角θ_r和经过处理的等效角加速度ε；其输出量为开阈值为h_on；模糊规则库A用模糊规则表的形式描述，如表1所示；表1 h_on的模糊调节规则模糊逻辑系统B由模糊器B、模糊规则库B、模糊推理机B和解模糊器B组成；模糊规则库B的输入量有两个：与敏感器相关的等效噪声N_s和经过处理的等效角加速度ε；其输出量为滞环宽度d；模糊规则库B用模糊规则表的形式描述如表2所示；表2 d的模糊调节规则表1和表2中，S表示小；M表示中；B表示大；S1表示较小；S2表示很小；B1表示较大；B2表示很大；数据处理模块包括等效角加速度ε的获取和等效噪声N_s的获取，其中，等效角加速度ε是利用陀螺测量的角速度差分并剔野、滤波得到的；等效噪声N_s根据敏感器类型和一段时间内的测量数据统计均方差加权得到的；模糊逻辑系统的输出的开阈值h_on和滞环宽度d作为常规伪速率调制器开阈值h_on和滞环宽度d的输入；数据处理模块的设计步骤如下：A、将外围设备中敏感器陀螺测量的角速度差分并剔野、滤波，得到等效角加速度，计算公式如下：$ϵ\left(k\right)=\frac{\omega \left(k\right)-\omega (k-1)}{{\mathrm{\Delta T}}_s}·\frac{1}{\mathrm{\tau s}+1}$式中，ω(k)表示第k步的角速度测量值，单位为弧度，ΔT_s表示计算周期，单位为秒，τ表示一阶滤波器的时间常数，单位为秒；s表示拉普拉斯算子；B、根据地球敏感器在设定时间段内如10min内的测量数据统计均方差加权计算等效噪声N_s，计算公式如下：均值——$\bar{\theta }=\frac{1}{n}\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\theta }_k$均方差——$\sigma =\sqrt{\frac{1}{n}\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{({\theta }_k-\bar{\theta })}^2}$等效噪声——N_s＝βσ₀+(1‑β)σ式中，θ_k表示第k步的姿态角测量值，单位为弧度，σ₀表示敏感器的标称噪声，单位为弧度，β表示加权系数，β的范围为(0，1)，n为设定时间段内的采样步数。