卫星姿态控制地面全物理仿真智能控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量技术，具体涉及一种卫星姿态控制地面全物理仿真智能控制系 统。
【背景技术】
[0002] 空间飞行器特殊的运行环境使其地面仿真试验显得尤为重要，针对空间飞行器研 制的全物理地面仿真系统的核心设备是基于气浮球轴承构建的气浮仿真平台，依靠压缩空 气在气浮球与球轴承座之间形成的气膜，使模拟台体浮起，从而实现近似无摩擦的相对运 动条件，以模拟卫星在外层空间所受干扰力矩很小的力学环境。这其中涡流力矩和承载力 是两个最关键的指标，不同的供气压力、承载力会表现出不同的涡流力矩，涡流力矩直接关 系平台的仿真性能，因此研究这种承载力、涡流力矩的自动稳定性控制具有重要的研究意 义。
[0003]经检索文献发现，发明专利【申请号】201410398151，专利名称为全自动三轴气浮 台微干扰力矩测量系统及方法，包括气浮球和球窝，及其所提供的系统和方法，利用全转动 时，对称结构所形成的章动，可以有效地解决气浮球轴承与球窝之间的干涉问题，可以实现 在小角度的范围内测量气浮球轴承的干扰力矩。但该方法不涉及承载力及供气压力等问 题，不能直接用于飞行器姿态控制地面仿真系统稳定性的调整。
[0004] 中国发明专利【申请号】CN201410390718,专利名称为一种采用单轴气浮台模拟挠 性卫星三轴姿态耦合运动的测试系统及其方法，采用单轴气浮台模拟卫星某一轴的姿态运 动，通过对单轴气浮台进行功能扩展，采取物理特性和数学模型相结合的方式，通过数学模 型的解算，将星体单轴姿态运动过程中受到的三轴耦合力矩、挠性附件干扰力矩以及空间 环境干扰力矩通过力矩输出装置来实现，能够提高采用单轴气浮台验证挠性卫星单轴姿态 运动的有效性，更真实的反映卫星在轨的单轴姿态运动，但该发明没有涉及气浮台稳定性 的调试分析等内容。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种卫星姿态控制地面全物理仿真系统智能控制系统，原 理简单，成本低，工程上易于实现，便于维护。
[0006]本发明采用以下技术方案予以实现：
[0007] -种卫星姿态控制地面全物理仿真智能控制系统，包括调压阀、压力传感器、水平 仪、称重传感器和控制器；调压阀和气浮球轴承的供气管路连接，压力传感器与气浮球轴承 的缓冲腔连接，调压阀的控制端和压力传感器的输出端均与控制器连接，水平仪和称重传 感器均安装于球轴承座下端，水平仪和称重传感器的输出端均与控制器连接；水平仪测量 基座的水平度并将数据输出给控制器，称重传感器实时测量试验台体的重量并将数据输出 给控制器。
[0008] 如上所述的控制器的控制方法如下：
[0009] 选取供气压力P、实际承载量G、基座水平度L、机动角度A为因变量，其中供气压力 P、实际承载量G、基座水平度L可以实时检测并反馈给控制器，选取姿态调整机构的控制量 C和压力调整机构的控制量W为输出变量，根据模糊理论建立词集和控制规则库，建模中对 于规则i描述如下：
[0010] 规则i:如果P属于并且G属于A/纟，并且L属于<
[0012] 其中，x(t)是系统状态变量，x(t_d(t))是系统的延迟状态变量，d(t)是延迟量，u(t)是控制变量，是系统状态变量x(t)的导数，AyAdl，Bi分别为状态矩阵、延迟状态 矩阵和控制矩阵，A^，Mi, 分别是供气压力P、实际承载量G、基座水平度L、机动角 度A等变量的第i个模糊子集，则系统的状态方程为：
[0017] 其中，h是延迟的上界，a和b分别延迟的导数的下界和上界。
[0018] 控制器的规则j为：
[0019] 规则j:如果P属于蹲并且G属于g并且L属于g并且A属于喊，
[0020] 那么u(t) =KjX(t)，j= 1，2，…，c (4)
[0021] 其中，K,是待设计的控制矩阵。则控制器为：
[0026] 其中，4 = 4 + 尽尺/。
[0027] 定义h^xU))ξcoXOjUU))，同时为描述方便，将。々⑴），mj(x(t))， 1^(叉(1:))，《(外)),么\(；(：(〇),.AUx(t))，分别用 ％，1^，1^，气.4~，八^，替代，以下同。
[0028] 定义~为1^的线性描述，并且& 2Δ&，其中Δ&，厶|^为hg和其线性描 述&.差值的上下界。
[0029] 对于上述描述的系统，有以下结论：
[0030] 对于状态方程满足式（6)、同时延迟满足式（3)的闭环系统，如果存在矩阵 戶>0,互>0,δ>0,(/ = 1,2,3,4),，使得下述线性矩阵不等式组式（7)-(12)成立， 那么该闭环系统是渐进稳定的，并且系统的一个可行控制矩阵为。
[0038] 本发明原理简单，改造成本低，工程上易于实现，便于维护，能够实现系统的精确 控制。
【附图说明】
[0039] 图1是卫星姿态控制地面全物理仿真智能控制系统示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
[0041] 实施例1 :
[0042] 结合图1，一种卫星姿态控制地面全物理仿真智能控制系统，包括调压阀1、压力 传感器2、水平仪3、称重传感器4和控制器5 ;其特征在于，调压阀1和气浮球轴承的供气 管路连接，压力传感器2与气浮球轴承的缓冲腔连接，调压阀1的控制端和压力传感器2的 输出端均与控制器5连接，水平仪3和称重传感器4均安装于球轴承座下端，水平仪3和称 重传感器4的输出端均与控制器5连接；水平仪3测量基座的水平度并将数据输出给控制 器5,称重传感器4实时测量试验台体的重量并将数据输出给控制器5。
[0043] 控制器的控制原理如下：
[0044] 选取供气压力P、实际承载量G、基座水平度L、机动角度A为因变量，其中供气压力 P、实际承载量G、基座水平度L可以实时检测并反馈给控制器，选取姿态调整机构的控制量 C和压力调整机构的控制量W为输出变量，根据模糊理论建立词集和控制规则库，建模中对 于规则i描述如下：
[0045] 规则i:如果P属于M》，并且G属于M〗，并且L属于< '- -⑴
[0046] M^x{t^=Atx(?) +Α?χ(?- <3? (?)) +Btu(?),?= \,2,···,ρ 其中，x(t) 是系统状态变量，x(t_d(t))是系统的延迟状态变量，d(t)是延迟量，u(t)是控制变量， 是