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《基于多目標(biāo)遺傳算法的飛輪力矩分配策略的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、SystemSimulationTechnology&Application(Volume14)對兩個指標(biāo)分別單獨對飛輪的力矩分配策略進行了研飛輪是三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)控制模型常用的一種執(zhí)究。但在實際應(yīng)用中往往要同時兼顧各個指標(biāo)，這就行機構(gòu)。設(shè)衛(wèi)星裝有n（n?3）個飛輪，由飛輪的控[6]需要引入多目標(biāo)優(yōu)化方法。本文選用均勻?qū)ΨQ斜裝構(gòu)制原理可得：型的六反作用輪系作為執(zhí)行機構(gòu)，應(yīng)用基于遺傳算法TCc?T的多目標(biāo)優(yōu)化，綜合考慮各個指標(biāo)，進行了力矩分配(1)TD?Tc優(yōu)化，得出更具有實際工程應(yīng)用價值的結(jié)論。飛輪的或力矩分配問題是一個復(fù)雜的非線性優(yōu)化問題，在實際設(shè)計中需要解決兩個問題
2、，一是等式約束的處理，常Hc?CHw(2)用的方法有可行域搜索法、懲罰函數(shù)法和多目標(biāo)法。Hwc?DH可行域搜索法容易停滯，而且不適于解決復(fù)雜的強約TT束問題，懲罰函數(shù)法懲罰系數(shù)也難以確定[4]，所以本其中：T?[,,...,]TT12Tn，Hw?[HHww12,,...,Hwn]分別表示由分配指令得到的每個飛輪的控制力矩和角動文采用多目標(biāo)法對等式約束進行降維處理。二是TTPareto最優(yōu)解的求解，本文采取實現(xiàn)比較簡單的并列量；Tc?[,,]TTTxyz，Hc?[,,]HHH???表示作用于偏[5]航、俯仰、滾轉(zhuǎn)通道的控制力矩和角動量；D為分配選擇法對Pareto解進行尋
3、優(yōu)。并通過MATLAB平臺矩陣；C為結(jié)構(gòu)矩陣。對問題進行仿真處理，最終得出較為理想的結(jié)果。執(zhí)行機構(gòu)采用六個反作用輪組成的飛輪系，且為2飛輪系的安裝結(jié)構(gòu)均勻?qū)ΨQ斜裝輪安裝構(gòu)型，如圖2所示：H?Hw1T1Tx控制分配Hw2T2結(jié)構(gòu)…規(guī)律H?矩陣…飛輪矩陣TyyF(s)HfDHwnW(s)TnCTzaa第i輪第n輪xx?s??O?姿態(tài)衛(wèi)星O???動力第1輪s敏感2p/nf器學(xué)zs??第2輪A(s)-1B(s)Figure2.Theconfigurationsofflywheels擾動M圖2.飛輪安裝構(gòu)型Figure1.TheprincipleofAttitudeControl
4、System圖1.衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)原理圖反作用輪輪安裝角為?、?，取??0，則輪系的結(jié)構(gòu)矩陣為[2]：衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)包括動力學(xué)模塊、姿態(tài)敏感器模塊、控制器模塊及執(zhí)行機構(gòu)等，其姿態(tài)控制原理如圖1所示。??sin?sin??cos??sin??cossin??sin??cossin??cos??C?cos??coscos???coscoscos?(3)??????0sinsin???sinsin?0??sinsin???sinsin?2?據(jù)不同的工程應(yīng)用需求，需要構(gòu)造不同的性能指標(biāo)，其中：??。n常用的飛輪系力矩分配策略有以下兩種：3飛輪系的力矩分配1）能量最優(yōu)分配策略
5、能量最優(yōu)分配策略以飛輪陣的總功耗最省為控制3.1飛輪分配策略指標(biāo)，利用飛輪力矩向量構(gòu)造如下能量指標(biāo)函數(shù)：飛輪力矩分配的基本思想是根據(jù)性能指標(biāo)、三軸2Tf??0.5
6、
7、TT
8、
9、0.5T(4)期望控制力矩以及飛輪安裝構(gòu)型和額定力矩約束，求12解分配矩陣，進而給出每個飛輪的輸出控制力矩。根2）力矩最優(yōu)分配策略978-1-61896-025-2?2012SciRes.854SystemSimulationTechnology&Application(Volume14)力矩最優(yōu)分配策略要求所需各飛輪力矩中的最大個變量由等式約束組成的方程組求出，由此保證等式值盡可能小，構(gòu)造基于無窮
10、范數(shù)的指標(biāo)函數(shù)為：約束始終成立。2對于Pareto最優(yōu)解的求解，本文主要采取并列選f?
11、
12、T
13、
14、?(5)2擇法。首先根據(jù)子目標(biāo)函數(shù)的數(shù)目將群體中的全部個力矩最優(yōu)策略可以有效地發(fā)揮飛輪系的能力，但體均等地劃分為幾個子群體，對每個子群體分配一個是一般情況下，其分配得到的解并不是能量最優(yōu)，同子目標(biāo)函數(shù)，各個子目標(biāo)函數(shù)在相應(yīng)的子群體中獨立理，能量最優(yōu)策略也不一定是力矩最優(yōu)策略，因此如地進行選擇運算，各自選擇出適應(yīng)度高的個體組成一何綜合設(shè)計尋求最接近兩個指標(biāo)的控制策略在實際運個新的子群體，然后再將所有這些新生成的子群體合用中具有重要意義。并成一個完整的群體，在這個群體中進行交叉和
15、變異運算，從而生成下一代的完整群體，如此不斷地循環(huán)，3.2飛輪控制的約束條件最終求出多目標(biāo)優(yōu)化問題的Pareto最優(yōu)解。飛輪所能提供的控制能力是一定約束的，其約束條根據(jù)飛輪的安裝結(jié)構(gòu)及力矩分配策略，可以確定件包括飛輪本身性能的約束以及指令力矩的約束。取反飛輪力矩分配的多目標(biāo)優(yōu)化模型如下：[7]作用輪為例，根據(jù)其工作特點，則其性能約束為：6?minf??0.5
16、
17、XX
18、
19、220.5TX=0.5?x?12ii?1??TTmaxi?Timax(?1,2,...,)n(6)?22?minfx2??
20、
21、X
22、
23、?(max())(ii?1,2,...,
