吕国梁1,边志强2,3,郭延宁1,王鹏宇1
摘要: 本文针对大尺度挠性空间结构姿态镇定控制问题,充分考虑振动模型参数未知、刚挠耦合关系未知等因素,提出了一种基于物理信息循环神经网络的(Physics-informed Recurrent Neural Network, PI-RNN)的新型模型预测姿态控制方法。首先,通过将大尺度挠性空间结构的先验物理振动方程嵌入循环神经网络(Recurrent Neural Networks, RNN),构建了挠性附件振动的预测模型,实现了对大尺度空间结构振动模态的精准在线预测。而后,将所提出的PI-RNN振动预测模型与非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predictive Control, NMPC)相结合,克服了传统NMPC方法高度依赖精确系统动力学模型的问题,并基于Lyapunov理论分析了闭环控制系统的稳定性与可行性。与传统航天器姿态控制方法相比,所提方法在实现既定性能指标最优性的同时,具备通过PI-RNN实时数据学习克服振动参数漂移问题的潜在能力。最后,数值仿真实验证明了所提方法的有效性和优越性。