基于PID神经网络控制的阻力干扰效应补偿

摘要：航天器中性浮力实验中的水动阻力是导致实验逼真度降低的主要因素之一，如何消除阻力对实验的干扰影响是进行地面实验天地一致性研究必须解决的关键问题。为此，提出了基于预测值的干扰效应多推进器补偿方案，通过推力的精确分配和控制，实现阻力效应的抵消。在此基础上，设计了PID神经网络控制算法，利用神经网络的自学习功能训练权系数，实现PID参数的在线调整，该算法可适应实验体系统的非线性和参数变化。最后，基于MATLAB／simulink软件搭建了仿真系统，并对航天器在中性浮力环境中的六自由度运动实验的阻力干扰效应进行补偿仿真，结果表明基于本文所提补偿方案和算法，可实现阻力干扰效应的有效补偿，为提高中性浮力实验逼真度提供了思路和有效解决方案。

中性浮力地面实验模拟航天器空间运动研究

中性浮力可以提供仿真空间运动所需的六自由度微重力环境,是验证航天技术重要的地面实验技术。选取空间多脉冲临近机动作为地面模拟任务,基于相似性原理对所选空间任务进行设计规划,对中性浮力地面实验仿真空间运动进行了研究。中性浮力实验中,液体环境下的流体阻力是影响地面实验精度的首要因素。结合数值计算和软件仿真,分析估算了中性浮力实验中的流体阻力。针对实验系统流体阻力的补偿问题,设计了采用PID的阻力补偿控制方案,使设计的控制器既有PID控制的过程实现性,又有模糊控制的智能自适应性。利用MATLAB软件搭建了仿真系统模型,对中性浮力实验体运动进行闭环仿真,结果表明补偿控制满足控制精度要求,为中性浮力地面实验具有重要的参考价值。