运动状态的确定方法、对接控制方法、系统、设备和介质技术方案

本发明专利技术公开了一种运动状态的确定方法、对接控制方法、系统、设备和介质，该方法包括：获取第一电磁线圈中的第一电信号信息，以及第二电磁线圈中的第二电信号信息；基于第一电信号信息和第二电信号信息构建目标模型；根据目标模型计算得到第一电磁线圈中的第一自感参数、第二电磁线圈中的第二自感参数和两者之间的互感参数；基于第一自感参数、第二自感参数和互感参数确定第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的运动状态信息。本发明专利技术充分利用了电磁线圈之间的电磁耦合特性，将电磁线圈本身作为位置传感器，在无需占用多余空间的情况下，有效地提高了设备上的资源利用率，且有效地提高了设备之间电磁对接的精度和效率。备之间电磁对接的精度和效率。备之间电磁对接的精度和效率。

【技术实现步骤摘要】
运动状态的确定方法、对接控制方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术涉及数据处理
，特别涉及一种运动状态的确定方法、对接控制方法、系统、设备和介质。

技术介绍

[0002]目前确定两个设备之间的相对距离以及相对速度等运动状态，一般通过传感器实现，设备上设置的传感器的数量和类型对应于需要确定的运动状态参数的数量和类型。在设备上设置多个传感器无疑会增加设备的空间占用率，并且使用传感器检测受限于检测环境的限制，存光学干扰等问题，影响检测精度。
[0003]以空间设备对接场景为例，随着日益复杂的在轨维护与构建等任务对于在轨对接技术提出更高的要求，而传统的航天器与对接技术存在冲击力大、羽流污染、推进剂消耗及光学干扰的问题已无法满足，但是基于电磁力控制的电磁对接技术可以避免以上缺点，并通过非接触、连续、可逆以及同步控制能力，实现两航天器的柔性对接与安全分离，具有广阔的应用前景。基于此，开展电磁对接技术研究可为我国航天设备的在轨对接应用提供技术支持。电磁对接技术主要应用于微纳卫星等体积较小的卫星交会对接中，而较小的卫星体积则一定程度上限制了星上资源的数量。卫星的在轨运行通常包含许多的实验任务，因此可用于控制交会对接的星上控制资源十分有限，在卫星上设置位置传感器无疑时是更大程度上占用星上资源，无法满足实际较高的在轨对接要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中通过在设备上设置多个传感器的方式确定设备间的运动状态存在会增加设备的空间资源占用率，无法满足实际场景需求的缺陷，提供一种运动状态的确定方法、对接控制方法、系统、设备和介质。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]本专利技术提供一种运动状态的确定方法，所述确定方法应用于第一设备和/或第二设备，所述第一设备上设有第一电磁线圈，与所述第一设备相对运动的所述第二设备上设有第二电磁线圈；
[0007]所述确定方法包括：
[0008]获取所述第一电磁线圈中的第一电信号信息，以及所述第二电磁线圈中的第二电信号信息；
[0009]基于所述第一电信号信息和所述第二电信号信息构建目标模型；
[0010]根据所述目标模型计算得到所述第一电磁线圈中的第一自感参数、所述第二电磁线圈中的第二自感参数和两者之间的互感参数；
[0011]基于所述第一自感参数、所述第二自感参数和所述互感参数确定所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈之间的运动状态信息。
[0012]较佳地，所述第一电信号信息包括第一电压参数和第一电流参数，所述第二电信
号信息包括第二电压参数和第二电流参数；
[0013]所述基于所述第一电信号信息和所述第二电信号信息构建目标模型的步骤包括：
[0014]基于所述第一电压参数、所述第一电流参数、所述第二电压参数和所述第二电流参数构建磁链参考模型；
[0015]基于所述第一电流参数和所述第二电流参数构建第一磁链模型；
[0016]所述根据所述目标模型计算得到所述第一电磁线圈中的第一自感参数、所述第二电磁线圈中的第二自感参数和两者之间的互感参数的步骤包括：
[0017]根据所述第一磁链模型输出的磁链与所述磁链参考模型输出的磁链，计算得到所述第一电磁线圈对应的第一磁链误差和所述第二电磁线圈对应的第二磁链误差；
[0018]根据所述第一磁链误差和所述第二磁链误差对所述第一磁链模型的初始权值参数进行调整，以获取目标权值参数；
[0019]其中，所述目标权值参数对应所述第一自感参数、所述第二自感参数和所述互感参数。
[0020]较佳地，所述基于所述第一电流参数和所述第二电流参数构建第一磁链模型的步骤包括：
[0021]采用ANN(双层神经网络)基于所述第一电流参数和所述第二电流参数构建所述第一磁链模型；其中，所述第一磁链模型的模型参数对应自感参数和互感参数。
[0022]较佳地，所述根据所述第一磁链误差和所述第二磁链误差对所述第一磁链模型的初始权值参数进行调整，以获取目标权值参数的步骤包括：
[0023]采用BP算法(误差反向传播算法)设计权值调整网络；
[0024]根据所述权值调整网络对所述第一磁链模型的初始权值参数进行调整，并将所述第一磁链误差和所述第二磁链误差均满足预设范围时的权值参数作为所述目标权值参数。
[0025]较佳地，所述基于所述第一电压参数、所述第一电流参数、所述第二电压参数和所述第二电流参数构建所述磁链参考模型的步骤对应的公式如下：
[0026][0027]其中，Ψ
T
为所述第一电磁线圈中的第一磁通量，U
T
为所述第一电压参数，R
T
为所述第一电磁线圈的电阻，i
T
为所述第一电流参数，Ψ
C
为所述第二电磁线圈中的第二磁通量，U
C
为所述第二电流参数，R
C
为所述第二电磁线圈的电阻，i
C
为所述第二电流参数；
[0028]所述采用双层神经网络ANN基于所述第一电流参数和所述第二电流参数构建所述第一磁链模型的步骤对应的公式如下：
[0029]Ψ
T
＝L
T
i
T
+M
CT
i
C
[0030]Ψ
C
＝L
C
i
C
+M
TC
i
T
[0031]其中，L
T
、L
C
、M
CT
和M
TC
均为模型的权值参数，L
T
对应所述第一电磁线圈中的自感参数，L
C
对应所述第二电磁线圈中的自感参数，M
CT
表示所述第一电磁线圈对所述第二电磁线圈之间的互感参数，M
TC
表示所述第二电磁线圈对所述第一电磁线圈之间的互感参数，且M
CT
与M
TC
两者大小相等。
[0032]较佳地，所述基于所述第一自感参数、所述第二自感参数和所述互感参数确定所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈之间的运动状态信息的步骤包括：
[0033]采用有限元分析基于所述第一自感参数、所述第二自感参数和所述互感参数进行拟合处理，以获取所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈之间的相对距离。
[0034]较佳地，所述获取所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈之间的相对距离的步骤之后还包括：
[0035]在同一采样时间下，对所述相对距离求微分以确定所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈之间的相对速度。
[0036]本专利技术还提供一种电磁对接控制方法，应用于第一设备，所述电磁对接控制方法基于上述的运动状态的确定方法实现，所述电磁对接控制方法包括：
[0037]根据所述运动状态信息调节用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动状态的确定方法，其特征在于，所述确定方法应用于第一设备和/或第二设备，所述第一设备上设有第一电磁线圈，与所述第一设备相对运动的所述第二设备上设有第二电磁线圈；所述确定方法包括：获取所述第一电磁线圈中的第一电信号信息，以及所述第二电磁线圈中的第二电信号信息；基于所述第一电信号信息和所述第二电信号信息构建目标模型；根据所述目标模型计算得到所述第一电磁线圈中的第一自感参数、所述第二电磁线圈中的第二自感参数和两者之间的互感参数；基于所述第一自感参数、所述第二自感参数和所述互感参数确定所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈之间的运动状态信息。2.如权利要求1所述的运动状态的确定方法，其特征在于，所述第一电信号信息包括第一电压参数和第一电流参数，所述第二电信号信息包括第二电压参数和第二电流参数；所述基于所述第一电信号信息和所述第二电信号信息构建目标模型的步骤包括：基于所述第一电压参数、所述第一电流参数、所述第二电压参数和所述第二电流参数构建磁链参考模型；基于所述第一电流参数和所述第二电流参数构建第一磁链模型；所述根据所述目标模型计算得到所述第一电磁线圈中的第一自感参数、所述第二电磁线圈中的第二自感参数和两者之间的互感参数的步骤包括：根据所述第一磁链模型输出的磁链与所述磁链参考模型输出的磁链，计算得到所述第一电磁线圈对应的第一磁链误差和所述第二电磁线圈对应的第二磁链误差；根据所述第一磁链误差和所述第二磁链误差对所述第一磁链模型的初始权值参数进行调整，以获取目标权值参数；其中，所述目标权值参数对应所述第一自感参数、所述第二自感参数和所述互感参数。3.如权利要求2所述的运动状态的确定方法，其特征在于，所述基于所述第一电流参数和所述第二电流参数构建第一磁链模型的步骤包括：采用双层神经网络ANN基于所述第一电流参数和所述第二电流参数构建所述第一磁链模型；其中，所述第一磁链模型的模型参数对应自感参数和互感参数。4.如权利要求2所述的运动状态的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一磁链误差和所述第二磁链误差对所述第一磁链模型的初始权值参数进行调整，以获取目标权值参数的步骤包括：采用误差反向传播算法设计权值调整网络；根据所述权值调整网络对所述第一磁链模型的初始权值参数进行调整，并将所述第一磁链误差和所述第二磁链误差均满足预设范围时的权值参数作为所述目标权值参数。5.如权利要求3所述的运动状态的确定方法，其特征在于，所述基于所述第一电压参数、所述第一电流参数、所述第二电压参数和所述第二电流参数构建所述磁链参考模型的步骤对应的公式如下：
其中，Ψ
T
为所述第一电磁线圈中的第一磁通量，U
T
为所述第一电压参数，R
T
为所述第一电磁线圈的电阻，i
T
为所述第一电流参数，Ψ
C
为所述第二电磁线圈中的第二磁通量，U
C
为所述第二电流参数，R
C
为所述第二电磁线圈的电阻，i
C
为所述第二电流参数；所述采用双层神经网络ANN基于所述第一电流参数和所述第二电流参数构建所述第一磁链模型的步骤对应的公式如下：Ψ
T
＝L
T
i
T
+M
CT
i
C
Ψ
C
＝L
C
i
C
+M
TC
i
T
其中，L
T
、L
C
、M
CT
和M
TC
均为模型的权值参数，L
T
对应所述第一电磁线圈中的自感参数，L
C
对应所述第二电磁线圈中的自感参数，M
CT
表示所述第一电磁线圈对所述第二电磁线圈之间的互感参数，M
TC
表示所述第二电磁线圈对所述第一电磁线圈之间的互感参数，且M
CT
与M
TC
两者大小相等。6.如权利要求1
‑
5中任一项所述的运动状态的确定方法，其特征在于，所述基于所述第一自感参数、所述第二自感参数和所述互感参数确定所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈之间的运动状态信息的步骤包括：采用有限元分析基于所述第一自感参数、所述第二自感参数和所述互感参数进行拟合处理，以获取所述第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立建，苏子中，韩润奇，王波，庄原，王耀兵，阮光正，李恒晖，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：