[发明专利]高轨卫星星地激光链路静态输出反馈PI光束稳定控制方法

摘要

高轨卫星星地激光链路静态输出反馈PI光束稳定控制方法，属于通信激光束的跟踪技术领域。本发明是为了解决现有通信激光束的跟踪系统中PI控制器的参数选取复杂的问题。它通过参数辨识方法获得卫星光通信系统的动态方程和PI控制器的动态方程，将镇定PI控制系统转换为镇定静态输出反馈控制系统，获得镇定静态输出反馈控制器，由输出反馈控制器的参数构造镇定PI控制器；它通过PI控制器静态输出反馈参数精密调正，解决高轨卫星星地激光链路光束稳定跟踪难题。本发明用于实现通信激光束的稳定跟踪。

主权项

1.一种高轨卫星星地激光链路静态输出反馈PI光束稳定控制方法，它包括以下步骤：首先通过参数辨识方法获得卫星光通信系统的动态方程为：式中A、B、C是系统参数，x(t)是系统的状态向量；u(t)是系统的控制输入变量，y(t)是系统的输出变量；PI控制器的动态方程为：式中Kp和Ki为镇定PI控制器的待确定参数；τ为积分变量；构造变量s(t)为：构造状态变量为：将PI控制器的动态方程进行如下变形：式中K＝[Kp Ki]，式中I为单位矩阵；对求导数，并利用公式(1)和(3)，则：式中将式(5)和式(6)组成新的动态方程如下：由式(4)和式(7)获得：构造Lyapunov函数V(t)：其中P为对称正定矩阵，Lyapuno_v函数V(t)的导数为：根据Lyapunov理论，确定卫星光通信系统的稳定条件，通过K确定PI控制器的待确定参数Kp和Ki，由此获得镇定PI控制器，采用镇定PI控制器实现星地激光链路静态输出反馈PI光束的稳定控制；其特征在于，根据Lyapunov理论，确定卫星光通信系统的稳定条件，通过K确定PI控制器的待确定参数的具体过程为：根据Lyapunov函数V(t)的导数表达式及Lyapunov理论，为使卫星光通信系统稳定，限定如下条件：将式(9)左边两项中每一项的左右两边分别乘以P得到：对式(10)附加约束条件：式中R为待定的矩阵变量；从而将式(10)的非凸优化问题转化为凸优化问题，假设KR＝L，L为待定的矩阵变量，则式(10)转化为：通过凸优化方法求解式(12)，得到矩阵变量L、P和R的具体值，再通过K＝LR‑1＝[Kp Ki]，确定PI控制器的待确定参数Kp和Ki。