(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111508413.7 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 中国电子科技 集团公司第五十四研 究所 地址 050081 河北省石家庄市中山西路589 号第五十四所天伺专业部 (72)发明人 张磊　王晓军　王磊　祝博　 王大为　杨晋蓉　陈隆　李若茜　 (74)专利代理 机构 河北东尚律师事务所 13124 代理人 王文庆 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于机电联合仿真的天线伺服系统控制性 能优化设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于机电联合仿真的天 线伺服系统控制性能优化设计方法， 属于天线系 统优化设计领域。 本发明运用了刚体动力学建模 方法， 建立了天线系统控制方案， 设计了控制方 案的优化流程， 实现了较精准地跟踪天线系统的 目标路径。 该方法基于机电联合一体化仿真， 考 虑对天线机械系统的控制闭环子系统进行自动 化优化， 可提高天线控制性能， 降低样机试制成 本。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114282357 A 2022.04.05 CN 114282357 A 1.一种基于机电联合仿真的天线伺服系统控制性能优化设计方法， 其特征在于， 包括 如下步骤： (1)在动力学仿真软件中构建天线结构刚体动力学仿真模型； (2)基于步骤(1)中建立的天线结构刚体动力学仿真模型， 在动力学仿真软件中， 生成 联合仿真中间文件， 包括* *.m、 **.cdm和* *.adm文件； (3)基于步骤(2)中生成的联合仿真中间文件， 在控制仿真软件平台 中建立控制方案； (4)运行机电联合仿真， 得到控制路径曲线， 获得控制过程的性能指标： 路径误差累积 ε、 调节时间ts、 超调量σ 和控制能量J； (5)建立天线机电联合仿真各环 节的自动化 流程； (6)分析天线控制系统， 建立控制方案的优化模型； (7)基于多学 科优化平台， 搭建优化 流程， 选择优化 算法进行控制性能优化。 2.根据权利要求1所述的一种基于机电联合仿真的天线伺 服系统控制性 能优化设计方 法， 其特征在于， 步骤(2)的具体方式为： 对天线机电联合仿真的数据交互过程进行分析， 在动力学仿真软件的控制模块中， 定 义天线系统的控制力矩为输入变量， 用于存放Matlab中控制系统输出的指令并输入至 Adams； 定义 天线系统反馈变量角度， 角速度为输出变量， 用于控制方案中的反馈输入； 指 定 变量完成后， 生成导出联合仿真中间文件； 其中， **.m是保存输入和 输出信息的程序文件， 用于修改Matlab工作空间指向Adams工作空间； **.cdm是Adams模型定义文件， 包含模型的 完整拓扑结构信息， 能够进行编程； **.adm命令文件是控制闭环子系统的核心， 在Adams和 Simulink联合仿真 分析时使用。 3.根据权利要求1所述的一种基于机电联合仿真的天线伺 服系统控制性 能优化设计方 法， 其特征在于， 步骤(4)中性能指标的获得 方式为： 由控制曲线得到跟踪控制时间ts和实际控制的跟踪输出y； 设y′表示期望 输出， T(t)为控制力矩， 则性能指标计算方式如下： 控制能量J计算方式如下： 其中， R为能量 惩罚正定矩阵。 4.根据权利要求1所述的一种基于机电联合仿真的天线伺 服系统控制性 能优化设计方 法， 其特征在于， 步骤(5)的具体方式为： 对各软件在用户界面使用宏录制的方式生成宏文 件， 采用批处 理运行宏文件以实现自动化。 5.根据权利要求1所述的一种基于机电联合仿真的天线伺 服系统控制性 能优化设计方 法， 其特征在于， 步骤(6)的具体方式为， 对天线控制系统的控制参数进 行参数化， 设定约束权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114282357 A 2条件， 选定目标函数对 控制系统进行优化； 所建立的控制方案的优化模型为： 其中， Xc表示控制参数， ε(Xc)表示系统在设计点Xc处的误差累积值， ts(Xc)表示系统在 设计点Xc处的调节时间， σ(Xc)表示系统在设计点Xc处的超调量， J(Xc)表示系统在设计点Xc 处的控制代价函数， Xc和 表示控制参数的下界和上界， t ′和 表示调节时间的下界和上 界， σ′和J′分别为超调量和代价 函数的约束值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114282357 A 3