一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法与流程

技术特征：
1.一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于，包括：根据给定的转速范围ω
ref
，以及框架电机的实时转速ω
m
，利用神经网络进行参数整定处理，获得当前控制周期的比例系数k
pnn
与积分系数k
inn
，从而确定框架电机q轴电流i
qref
；迭代多个控制周期，直至获得满足终止判据的比例系数k
pnn
与积分系数k
inn
作为每个转速区间对应的系数；根据上级输入的给定转速指令，查找获得给定转速指令落入的转速区间，根据落入转速区间对应的系数确定框架电机三相驱动电流，获得框架电机的电机输出力矩，框架电机驱动cmg框架运动。2.一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于，包括：根据给定的转速范围ω
ref
，确定多个转速区间；根据满足系统闭环传递函数稳定的方法，确定比例系数k
pnn
与积分系数k
inn
初值，各转速区间对应的比例系数k
pnn
与积分系数k
inn
初值分别相同；根据转速区间的最大值最小值确定方波，作为转速激励；a)建立学习算法模型，根据每个转速区间的比例系数k
pnn
、积分系数k
inn
和转速误差e(n)，获得每个转速区间当前控制周期对应的电流i
qref
；b)使用步骤a)获得的所述电流i
qref
，驱动控制力矩陀螺框架转动，获得当前控制周期的框架转速；c)根据步骤b)获得的所述当前控制周期的框架转速，并根据转速激励，对每个转速区间，分别利用神经网络进行参数整定处理，确定下一控制周期的比例系数k
pnn
与积分系数k
inn
；判断步骤c)获得的比例系数k
pnn
与积分系数k
inn
，或当前控制周期的迭代次数，是否满足终止判据，若满足终止判据，则将步骤c)获得的系数作为转速区间对应的系数，否则重复步骤a)～c)，直至获得每个转速区间对应的系数。3.根据权利要求2所述的一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于：所述多个转速区间，满足如下条件：每个转速区间的最大值和最小值的绝对值相等；最大值小于或等于1
°
/s的两相邻转速区间的差值小于0.1
°
/s；最大值大于1
°
/s的两相邻转速区间的差值取值范围为2
°
/s～10
°
/s。4.根据权利要求3所述的一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于：最大值小于或等于1
°
/s的两相邻转速区间的差值取值范围为0.1
°
/s至0.04
°
/s。5.根据权利要求2所述的一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于：所述方波的周期不小于框架电机时间常数的100倍；转速区间对应方波的正向峰值等于转速区间的最大值，转速区间对应方波的负向峰值等于转速区间的最小值。6.根据权利要求2所述的一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于：步骤a)所述获得每个转速区间当前控制周期对应的电流i
qref
，具体如下：根据当前控制周期的比例系数k
pnn
(n 1)与积分系数k
inn
(n 1)，确定当前控制周期的q轴电流i
qref
(1,n 1)；i
qref
(1,n 1)＝i
qref
(1,n) w_
nn
*x_
nn
；w_
nn
＝[k
pnn
(n 1),k
inn
(n 1)]；
x_
nn
＝[e(n)
–
e(n
‑
1),e(n)]；其中，q轴正向指向垂直于框架电机转子两磁极之间的平分线方向；k
nn
为神经元输出系数，0<k
nn
<0.1。7.根据权利要求2所述的一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于：步骤c)所述确定下一控制周期的比例系数k
pnn
与积分系数k
inn
的方法，具体为：根据转速区间当前第n个控制周期的比例系数k
pnn
(n)与积分系数k
inn
(n)，获得第n 1个控制周期的比例系数k
pnn
(n 1)与积分系数k
inn
(n 1)。8.根据权利要求2所述的一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于：步骤c)所述确定下一控制周期的比例系数k
pnn
与积分系数k
inn
的方法，具体为：k
pnn
(n 1)＝k
pnn
(n) η
p_nn
*e(n)*(e(n)
–
e(n
‑
1))；k
inn
(n 1)＝k
inn
(n) η
i_nn
*e(n)*e(n)；其中，n表示控制周期，η
p_nn
表示比例系数对应的学习率，0<η
p_nn
<1；η
i_nn
表示积分系数的学习率，0<η
i_nn
<1；比例系数k
pnn
(0)的初始值根据满足系统闭环传递函数稳定的方法确定；积分系数k
inn
(0)的初始值根据满足系统闭环传递函数稳定的方法确定；e(n)为当前控制周期的转速误差，e(n
‑
1)为上一控制周期的转速误差。9.根据权利要求2所述的一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，其特征在于：所述终止判据，具体如下：终止判据a：|k
pnn
(n 1)
‑
k
pnn
(n)|<ε并且|k
inn
(n 1)
‑
k
inn
(n)|<ε，其中，ε<0.01；或者终止判据b：控制周期的总迭代次数超过m次，m>10000次。10.一种处理装置，其特征在于，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于从所述存储器调用并运行所述计算机程序，以执行权利要求1～9中任一项所述的方法。

技术总结
一种控制力矩陀螺框架转速控制参数整定方法，包括：将CMG框架转速范围合理的划分为相应区间；运行基于神经网络参数自学习的框架转速控制参数整定算法；对相应转速区间，通过加入方波给定激励，实现参数的快速学习；通过对参数调节量、迭代时间的判断，判定迭代终止。本发明首次提出利用神经网络算法在CMG框架转速分段区间内进行参数整定的方法，该方法可以提高CMG框架控制系统转速控制带宽，控制稳定度和参数整定效率。和参数整定效率。和参数整定效率。


技术研发人员：来林 鲁明 张激扬 张猛 张强 武登云 李刚 翟百臣 魏文杉 郭腾飞 贾云
受保护的技术使用者：北京控制工程研究所
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2021/10/8