运动状态的确定方法、对接控制方法、系统、设备和介质与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，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。


背景技术：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.本发明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。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.本发明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；
7.所述确定方法包括：
8.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；
9.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；
10.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；
11.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。
12.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；
13.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：
14.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；
15.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；
16.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：
17.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；
18.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；
19.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。
20.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：
21.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。
22.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：
23.采用bp算法(误差反向传播算法)设计权值调整网络；
24.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。
25.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，ψc为所述第二电磁线圈中的第二磁通量，uc为所述第二电流参数，rc为所述第二电磁线圈的电阻，ic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
tit
+m
ct
ic[0030]
ψc＝lcic+m
tcit
[0031]
其中，l
t
、lc、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，lc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]
本发明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于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压；
[0038]
将调节后的所述第一控制电压施加于所述第一电磁线圈上，以实现所述第一设备与所述第二设备的对接。
[0039]
较佳地，当所述运动状态信息包括所述第一设备与所述第二设备之间的相对距离时，所述根据所述运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压的步骤包括：
[0040]
确定所述相对距离和目标对接距离的第一差值；
[0041]
获取所述第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定所述第一电流参数和目标电流参数的第二差值；
[0042]
根据所述第一差值和所述第二差值调节所述第一控制电压。
[0043]
较佳地，当所述运动状态信息包括所述第一设备与所述第二设备之间的相对距离和相对速度时，所述根据所述运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压的步骤包括：
[0044]
确定所述相对距离和目标对接距离的第一差值；
[0045]
获取所述第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定所述第一电流参数和目标电流参数的第二差值；
[0046]
确定所述相对速度和目标对接速度的第三差值；
[0047]
根据所述第二差值和所述第三差值，或，所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值，调节所述第一控制电压。
[0048]
本发明还提供一种电磁对接控制方法，应用于第二设备，所述第二设备上设有第二电磁线圈，所述电磁对接控制方法包括：
[0049]
获取所述第二电磁线圈中的第二电流参数；
[0050]
确定所述第二电流参数与目标参数的第四差值；
[0051]
根据所述第四差值，或上述的运动状态的确定方法确定的运动状态信息以及所述第四差值，调节用于实现第一设备与第二设备对接的第二控制电压；
[0052]
将调节后的所述第二控制电压施加于所述第二电磁线圈上，以实现所述第一设备与所述第二设备的对接。
[0053]
本发明还提供一种运动状态的确定系统，所述确定系统应用于第一设备和/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；
[0054]
所述确定系统包括：
[0055]
第一电信号获取模块，用于获取所述第一电磁线圈中的第一电信号信息；
[0056]
第二电信号获取模块，用于获取所述第二电磁线圈中的第二电信号信息；
[0057]
目标模型构建模块，用于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；
[0058]
参数计算模块，用于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；
[0059]
运动状态信息确定模块，用于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。
[0060]
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；
[0061]
所述目标模型构建模块包括：
[0062]
磁链参考模型构建单元，用于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；
[0063]
第一磁链模型构建单元，用于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；
[0064]
所述参数计算模块包括：
[0065]
磁链误差计算单元，用于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；
[0066]
权值参数调整单元，用于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；
[0067]
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。
[0068]
较佳地，所述第一磁链模型构建单元用于采用双层神经网络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。
[0069]
较佳地，所述权值参数调整单元用于采用误差反向传播算法设计权值调整网络，并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。
[0070]
较佳地，所述磁链参考模型构建单元构建所述磁链参考模型的步骤对应的公式如下：
[0071][0072]
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，ψc为所述第二电磁线圈中的第二磁通量，uc为所述第二电流参数，rc为所述第二电磁线圈的电阻，ic为所述第二电流参数；
[0073]
所述第一磁链模型构建单元构建所述第一磁链模型的步骤对应的公式如下：
[0074]
ψ
t
＝l
tit
+m
ct
ic[0075]
ψc＝lcic+m
tcit
[0076]
其中，l
t
、lc、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，lc对应所述第二电磁线圈中的自感参数，m
ct
表示第一电磁线圈对所第二电磁线圈之间的互感参数，m
tc
表示第二电磁线圈对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。
[0077]
较佳地，所述运动状态信息确定模块用于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。
[0078]
较佳地，所述运动状态信息确定模块还用于在同一采样时间下，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。
[0079]
本发明还提供一种电磁对接控制系统，应用于第一设备，所述电磁对接控制系统基于上述的运动状态的确定系统实现，所述电磁对接控制系统包括：
[0080]
第一调节模块，用于根据所述运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压；
[0081]
第一电压施加模块，用于将调节后的所述第一控制电压施加于所述第一电磁线圈上，以实现所述第一设备与所述第二设备的对接。
[0082]
较佳地，当所述运动状态信息包括所述第一设备与所述第二设备之间的相对距离时，所述第一调节模块包括：
[0083]
第一差值确定单元，用于确定所述相对距离和目标对接距离的第一差值；
[0084]
第二差值确定单元，用于获取所述第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定所述第一电流参数和目标电流参数的第二差值；
[0085]
第一电压调节单元，用于根据所述第一差值和所述第二差值调节所述第一控制电压。
[0086]
较佳地，当所述运动状态信息包括所述第一设备与所述第二设备之间的相对距离和相对速度时，所述第一调节模块包括：
[0087]
第一差值确定单元，用于确定所述相对距离和目标对接距离的第一差值；
[0088]
第二差值确定单元，用于获取所述第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定所述第一电流参数和目标电流参数的第二差值；
[0089]
第三差值确定单元，用于确定所述相对速度和目标对接速度的第三差值；
[0090]
第二电压调节单元，用于根据所述第二差值和所述第三差值，或，所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值，调节所述第一控制电压。
[0091]
本发明还提供一种电磁对接控制系统，应用于第二设备，所述第二设备上设有第二电磁线圈，所述电磁对接控制系统包括：
[0092]
电流参数获取模块，用于获取所述第二电磁线圈中的第二电流参数；
[0093]
差值确定模块，用于确定所述第二电流参数与目标参数的第四差值；
[0094]
第二电压调节模块，用于根据所述第四差值，或根据上述的运动状态的确定系统
确定的运动状态信息以及所述第四差值，调节用于实现第一设备与第二设备对接的第二控制电压；
[0095]
第二电压施加模块，用于将调节后的所述第二控制电压施加于所述第二电磁线圈上，以实现所述第一设备与所述第二设备的对接。
[0096]
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的运动状态的确定方法，或上述的电磁对接控制方法。
[0097]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现上述的运动状态的确定方法的步骤，或上述的电磁对接控制方法的步骤。
[0098]
在符合本领域常识的基础上，所述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
[0099]
本发明的积极进步效果在于：
[0100]
本发明中，在不通过激光传感器等位置传感器的情况下，仅基于设备(如卫星)中电磁线圈本身的固有特性、两个设备的电磁线圈中的电压信号和电流信号，实时观测得到两个电磁线圈之间的相对距离和相对速度，从而充分利用了电磁线圈之间的电磁耦合特性，即电磁线圈之间存在电压电流信号传输的能力，将电磁线圈本身作为位置传感器，从而充分利用了电磁线圈的功能，减少设备上一个位置传感器的资源占用，即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；另外，将实时观测的相对距离和相对速度作为闭环控制的反馈量以调节得到两个设备的控制电压，进而能够产生大小可控的电磁吸力或电磁斥力，最终有效地提高了两个电磁设备间的对接精度和效率。
附图说明
[0101]
图1为本发明中两个设备所在的场景示意图。
[0102]
图2为本发明中两个设备中电磁线圈对应的电路图。
[0103]
图3为本发明实施例1的运动状态的确定方法的流程图。
[0104]
图4为本发明实施例2的运动状态的确定方法的流程图。
[0105]
图5为本发明实施例2的模型权值参数调节的示意图。
[0106]
图6为本发明实施例2的运动状态的确定方法中的mras状态观测器。
[0107]
图7为本发明实施例3的电磁对接控制方法的流程图。
[0108]
图8为本发明实施例4的电磁对接控制方法的第一流程图。
[0109]
图9为本发明实施例4的电磁对接控制方法的第二流程图。
[0110]
图10为本发明实施例4的电磁对接控制方法中pi控制示意图。
[0111]
图11为本发明实施例5的电磁对接控制方法的流程图。
[0112]
图12为本发明实施例6的运动状态的确定系统的模块示意图。
[0113]
图13为本发明实施例7的运动状态的确定系统的模块示意图。
[0114]
图14为本发明实施例8的电磁对接控制系统的模块示意图。
[0115]
图15为本发明实施例10的电磁对接控制系统的模块示意图。
[0116]
图16为本发明实施例11的实现运动状态的确定方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0117]
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0118]
如图1所示，是本发明一示例性实施例示出的一种运动状态的确定方法的场景图，图中以确定两个设备相对运动的过程中的运动状态为例。实际应用时，设备数量可根据实际情况自行设置，不限于是图中的两个，可以是三个、四个甚至更多。参见图1，第一设备11上设有第一电磁线圈111，第二设备12上设有第二电磁线圈112，以及参见图2；对两个电磁线圈中的任意一个电磁线圈输入目标电压，假设对第一设备的第一电磁线圈输入目标电压，基于电磁感应原理-互感现象，第一电磁线圈中的电流变化，其所产生的变化的磁场会使第二设备的第二电磁线圈产生感应电压。同样，第二电磁线圈中的电流变化，也会在第一电磁线圈中产生感应电压。这种现象称为互感现象，所产生的感应电压称为互感电压。
[0119]
其中，第一设备和第二设备可以均是航天器或者列车车厢等大型设备，第一设备和第二设备可以分别是扫地机器人、对应的充电装置等家用设备，第一设备和第二设备还可以是玩具。第一设备和第二设备还可以为其他任何需要配置有电磁线圈且需要电磁对接的设备。
[0120]
实施例1
[0121]
本实施例的运动状态的确定方法应用于第一设备和/或第二设备，第一设备上设有第一电磁线圈，与第一设备相对运动的第二设备上设有第二电磁线圈。
[0122]
如图3所示，本实施例的运动状态的确定方法包括：
[0123]
s101、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；
[0124]
其中，第一电信号信息包括第一电压参数和第一电流参数，第二电信号信息包括第二电压参数和第二电流参数。
[0125]
第一设备和第二设备中均设置有电压传感器和电流传感器，这些电信号信息均通过对应设备中的传感器实时检测得到。
[0126]
s102、基于第一电信号信息和第二电信号信息构建目标模型；
[0127]
s103、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；
[0128]
s104、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。
[0129]
其中，运动状态信息包括但不限于第一设备和第二设备之间的相对距离和相对速度。
[0130]
两个设备之间的运动状态确定过程无需激光传感器等其他位置传感器，仅依赖于两个电磁线圈中的电压信号和电流信号，从而在提高设备上资源利用率的同时，降低了占用空间以及设备配置成本。
[0131]
本实施例中，在不通过激光传感器等位置传感器的情况下，仅基于设备中电磁线圈本身的固有特性、两个设备的电磁线圈中的电压信号和电流信号，实时观测得到两个电磁线圈之间的相对距离和相对速度，从而充分利用了电磁线圈之间的电磁耦合特性，即电磁线圈之间存在电压电流信号传输的能力，将电磁线圈本身作为位置传感器，从而充分利
用了电磁线圈的功能，减少卫星上一个位置传感器的资源占用，即在无需占用多余空间的情况下，有效地提高了设备(如卫星)上的资源利用率。
[0132]
实施例2
[0133]
如图4所示，本实施例的运动状态的确定方法是对实施例1的进一步改进，具体地：
[0134]
在一可实施例的方案中，步骤s102包括：
[0135]
s1021、基于第一电压参数、第一电流参数、第二电压参数和第二电流参数构建磁链参考模型；
[0136]
s1022、基于第一电流参数和第二电流参数构建第一磁链模型；
[0137]
具体地，步骤s1022包括：
[0138]
采用双层神经网络ann基于第一电流参数和第二电流参数构建第一磁链模型；其中，第一磁链模型的模型参数对应自感参数和互感参数。
[0139]
在一可实施例的方案中，步骤s1021对应的公式如下：
[0140][0141]
其中，ψ
t
为第一电磁线圈中的第一磁通量，u
t
为第一电压参数，r
t
为第一电磁线圈的电阻，i
t
为第一电流参数，ψc为第二电磁线圈中的第二磁通量，uc为第二电流参数，rc为第二电磁线圈的电阻，ic为第二电流参数；
[0142]
采用双层神经网络ann基于第一电流参数和第二电流参数构建第一磁链模型对应的公式如下：
[0143]
ψ
t
＝l
tit
+m
ct
ic[0144]
ψc＝lcic+m
tcit
[0145]
其中，l
t
、lc、m
ct
和m
tc
均为模型的权值参数，l
t
对应第一电磁线圈中的自感参数，lc对应第二电磁线圈中的自感参数，m
ct
表示第一电磁线圈对所第二电磁线圈之间的互感参数，m
tc
表示第二电磁线圈对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。
[0146]
在一可实施例的方案中，步骤s103包括：
[0147]
s1031、根据第一磁链模型输出的磁链与磁链参考模型输出的磁链，计算得到第一电磁线圈对应的第一磁链误差和第二电磁线圈对应的第二磁链误差；
[0148]
s1032、根据第一磁链误差和第二磁链误差对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；
[0149]
其中，目标权值参数对应第一自感参数、第二自感参数和互感参数。
[0150]
具体地，步骤s1032包括：
[0151]
采用误差反向传播算法设计权值调整网络；
[0152]
根据权值调整网络对第一磁链模型的初始权值参数进行调整，并将第一磁链误差和第二磁链误差均满足预设范围时的权值参数作为目标权值参数。
[0153]
根据电磁线圈本身的固有特性，在第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的相对距离不同时，两线圈的自感和互感也不同，且两线圈之间自感和互感是可知的关于相对距离的函数。
[0154]
对于给定的电压u
t
、uc、i
t
、ic，若采用有限元分析基于双层神经网络ann的权值参数拟合得到的相对距离与目标对接距离d相同，则此时第一电磁线圈对应的第一磁链误差以及第二电磁线圈对应的第二磁链误差应当均为零；当相对距离与目标对接距离d不相同时，则第一磁链误差和第二磁链误差均不为零，此时需要调整或修正双层神经网络ann的权值参数，具体过程如下：
[0155]
如图5所示，包含两个输入节点，其输入分别代表第一电流参数i
t
(k-1)和第二电流参数ic(k-1)的过去值；以及两个输出节点，输出为当前时刻的第一电磁线圈的磁链和第二电磁线圈的磁链权值l和m均和相对距离有关，是可调整的自适应权重。
[0156]
采用误差反向传播算法来设计权值调整网络，选择目标函数为：
[0157][0158]
其中，ε(k)＝[ε
t
(k) εc(k)]
t
。
[0159]
权值l的变化量可表示为：
[0160][0161]
同理，权值m的变化量可表示为：
[0162][0163]
可得权值调整表达式为：
[0164]
l(k)＝l(k-1)+δl(k)
[0165]
m(k)＝m(k-1)+δm(k)
[0166]
为了能够快速学习，应选择较大的学习速率，但这可能会导致ann输出的振荡，为了避免出现这样的情况，可引入一个动量项，由它来调节第(k-1)次权值变化对目前k次权值计算的影响程度，这样就能保证迭代计算的加速收敛。改进后的权值调整表达式为：
[0167]
l(k)＝l(k-1)+δl(k)+αδl(k-1)
[0168]
m(k)＝m(k-1)+δm(k)+αδm(k-1)
[0169]
在一可实施例的方案中，步骤s104包括：
[0170]
s1041、采用有限元分析基于第一自感参数、第二自感参数和互感参数进行拟合处
理，以获取第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的相对距离；
[0171]
具体地，将有限元分析和实验标定等方式相结合最终得到拟合处理结果，以保证拟合结果的准确性。
[0172]
另外，在有限元分析是还可以同时考虑两个电磁线圈设备的尺寸、材质等因素，以最终得到拟合处理结果，保证拟合结果的准确性。具体如何基于有限元分析对输入参数进行拟合处理得到两者之间的相对距离属于本领域的成熟技术，因此在此就不再赘述。
[0173]
s1042、在同一采样时间下，对相对距离求微分以确定第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的相对速度。
[0174]
根据上述公式即可构建如图6所示的mras的状态观测器，即通过对电磁线圈固有特性的仿真计算和实验标定，得到满足要求的双层神经网络ann的目标权值参数，即可得到两个线圈的自感和互感关于相对距离的函数。在采用有限元分析根据自感和互感关于相对距离的函数估计得到第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的相对距离；进而对相对距离的观测值在相同的采样时间下求微分以得到相对速度的观测值。
[0175]
本实施例中，在不通过激光传感器等位置传感器的情况下，仅基于设备中电磁线圈本身的固有特性、两个设备的电磁线圈中的电压信号和电流信号，实时观测得到两个电磁线圈之间的相对距离和相对速度，从而充分利用了电磁线圈之间的电磁耦合特性，即电磁线圈之间存在电压电流信号传输的能力，将电磁线圈本身作为位置传感器，从而充分利用了电磁线圈的功能，减少卫星上一个位置传感器的资源占用，即在无需占用多余空间的情况下，有效地提高了设备(如卫星)上的资源利用率。
[0176]
实施例3
[0177]
本实施例的电磁对接控制方法应用于第一设备，电磁对接控制方法基于实施例1或2中的运动状态的确定方法实现。
[0178]
如图7所示，本实施例的电磁对接控制方法包括：
[0179]
s201、根据运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压；
[0180]
s202、将调节后的第一控制电压施加于第一电磁线圈上，以实现第一设备与第二设备的对接。
[0181]
本实施例中，将实时观测的相对距离和相对速度作为第一设备中闭环控制的反馈量以调节得到控制电压，进而能够产生大小可控的电磁吸力或电磁斥力，最终有效地提高了两个电磁设备间的对接精度和效率。
[0182]
实施例4
[0183]
本实施例的电磁对接控制方法是对实施例3的进一步改进，具体地：
[0184]
如图8所示，当运动状态信息包括第一设备与第二设备之间的相对距离时，步骤s201包括：
[0185]
s2011、确定相对距离和目标对接距离的第一差值；
[0186]
s2012、获取第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定第一电流参数和目标电流参数的第二差值；
[0187]
s2013、根据第一差值和第二差值调节第一控制电压。
[0188]
如图9所示，当运动状态信息包括第一设备与第二设备之间的相对距离和相对速
度时，步骤s201包括：
[0189]
s2014、确定相对距离和目标对接距离的第一差值；
[0190]
s2015、获取第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定第一电流参数和目标电流参数的第二差值；
[0191]
s2016、确定相对速度和目标对接速度的第三差值；
[0192]
s2017、根据第二差值和第三差值，或，第一差值、第二差值和第三差值，调节第一控制电压。
[0193]
基于pi控制器(比例积分控制器)实现位置、速度和电流的三闭环控制。如图10所示，具体地，将期望的两个设备中第一电磁线圈(追踪电磁线圈)和第二电磁线圈(目标电磁线圈)的相对距离即目标对接距离，作为位置控制器的给定输入信号，观测得到的相对距离作为位置控制器的反馈信号，该位置控制器输出期望的相对速度即目标相对速度；将目标相对速度作为速度控制器的给定输入信号，将观测得到的相对速度作为速度控制器的反馈信号，该速度控制器输出期望的电流即目标电流参数；将目标电流参数作为电流控制器的给定输入信号，第一设备中电流传感器检测得到的第一电流参数作为电流控制器的反馈信号，该电流控制器的输出信号为期望的线圈端电压即调节后的第一控制电压；根据第一控制电压触发脉冲生成模块生成对应的脉冲信号，并输出至驱动器以驱动第一设备中的第一电磁线圈，此时第一电磁线圈又可成为追踪电磁线圈。
[0194]
两个电磁线圈在闭环控制的作用下，通过不同大小和方向的控制电压，两个电磁线圈中产生相应大小和方向的电流，从而能够产生大小可控的电磁吸力或者电磁斥力，以有效地控制两个设备之间的电磁对接。
[0195]
本实施例中，将实时观测的相对距离和相对速度作为第一设备中闭环控制的反馈量以调节得到控制电压，进而能够产生大小可控的电磁吸力或电磁斥力，最终有效地提高了两个电磁设备间的对接精度和效率。
[0196]
实施例5
[0197]
本实施例的电磁对接控制方法应用于第二设备，电磁对接控制方法基于实施例1或2中的运动状态的确定方法实现。
[0198]
如图11所示，本实施例的电磁对接控制方法包括：
[0199]
s301、获取第二电磁线圈中的第二电流参数；
[0200]
s302、确定第二电流参数与目标参数的第四差值；
[0201]
s303、根据第四差值，或实施例1或2中的运动状态的确定方法确定的运动状态信息以及第四差值，调节用于实现第一设备与第二设备对接的第二控制电压；
[0202]
s304、将调节后的第二控制电压施加于第二电磁线圈上，以实现第一设备与第二设备的对接。
[0203]
当第一设备为追踪电磁装置时，第二设备为与之对应的目标电磁装置。第一电磁线圈为追踪电磁线圈，第二电磁线圈为目标电磁线圈。
[0204]
如图10所示，将设定的目标电流参数作为电流控制器的给定输入信号，将第二设备中电流传感器检测得到的第二电磁线圈中的第二电流参数作为电流控制器的反馈信号，该电流控制器的输出信号为期望的线圈端电压即调节后的第二控制电压；根据第二控制电压触发脉冲生成模块生成对应的脉冲信号，并输出至驱动器以驱动第二设备中的第二电磁
线圈。
[0205]
另外，可以在第二设备中基于pi控制器实现位置、速度和电流的三闭环控制以最终得到调节后的第二控制电压，具体调节控制过程与实施例5中得到调节后的第一控制电压的过程类似，因此在此就不再赘述。
[0206]
两个电磁线圈在闭环控制的作用下，通过不同大小和方向的控制电压，两个电磁线圈中产生相应大小和方向的电流，从而能够产生大小可控的电磁吸力或者电磁斥力，以有效地控制两个设备之间的电磁对接。
[0207]
本实施例中，将实时观测的相对距离和相对速度作为第一设备中闭环控制的反馈量以调节得到控制电压，进而能够产生大小可控的电磁吸力或电磁斥力，最终有效地提高了两个电磁设备间的对接精度和效率。
[0208]
实施例6
[0209]
本实施例的运动状态的确定系统应用于第一设备和/或第二设备，第一设备上设有第一电磁线圈，与第一设备相对运动的第二设备上设有第二电磁线圈。
[0210]
如图12所示，本实施例的运动状态的确定系统包括：
[0211]
第一电信号获取模块1，用于获取第一电磁线圈中的第一电信号信息；
[0212]
第二电信号获取模块2，用于获取第二电磁线圈中的第二电信号信息；
[0213]
其中，第一电信号信息包括第一电压参数和第一电流参数，第二电信号信息包括第二电压参数和第二电流参数。
[0214]
第一设备和第二设备中均设置有电压传感器和电流传感器，这些电信号信息均通过对应设备中的传感器实时检测得到。
[0215]
目标模型构建模块3，用于基于第一电信号信息和第二电信号信息构建目标模型；
[0216]
参数计算模块4，用于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；
[0217]
运动状态信息确定模块5，用于基于第一自感参数、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。
[0218]
其中，运动状态信息包括但不限于第一设备和第二设备之间的相对距离和相对速度。
[0219]
两个设备之间的运动状态确定过程无需激光传感器等其他位置传感器，仅依赖于两个电磁线圈中的电压信号和电流信号，从而在提高设备上资源利用率的同时，降低了占用空间以及设备配置成本。
[0220]
本实施例中，在不通过激光传感器等位置传感器的情况下，仅基于设备中电磁线圈本身的固有特性、两个设备的电磁线圈中的电压信号和电流信号，实时观测得到两个电磁线圈之间的相对距离和相对速度，从而充分利用了电磁线圈之间的电磁耦合特性，即电磁线圈之间存在电压电流信号传输的能力，将电磁线圈本身作为位置传感器，从而充分利用了电磁线圈的功能，减少卫星上一个位置传感器的资源占用，即在无需占用多余空间的情况下，有效地提高了设备(如卫星)上的资源利用率。
[0221]
实施例7
[0222]
如图13所示，本实施例的运动状态的确定系统是对实施例6的进一步改进，具体地：
[0223]
本实施例的目标模型构建模块3包括：
[0224]
磁链参考模型构建单元6，用于基于第一电压参数、第一电流参数、第二电压参数和第二电流参数构建磁链参考模型；
[0225]
第一磁链模型构建单元7，用于基于第一电流参数和第二电流参数构建第一磁链模型。
[0226]
具体地，第一磁链模型构建单元7用于采用双层神经网络ann基于第一电流参数和第二电流参数构建第一磁链模型；其中，第一磁链模型的模型参数对应自感参数和互感参数。
[0227]
在一可实施例的方案中，磁链参考模型构建单元6构建磁链参考模型的步骤对应的公式如下：
[0228][0229]
其中，ψ
t
为第一电磁线圈中的第一磁通量，u
t
为第一电压参数，r
t
为第一电磁线圈的电阻，i
t
为第一电流参数，ψc为第二电磁线圈中的第二磁通量，uc为第二电流参数，rc为第二电磁线圈的电阻，ic为第二电流参数；
[0230]
第一磁链模型构建单元7构建第一磁链模型的步骤对应的公式如下：
[0231]
ψ
t
＝l
tit
+m
ct
ic[0232]
ψc＝lcic+m
tcit
[0233]
其中，l
t
、lc、m
ct
和m
tc
均为模型的权值参数，l
t
对应第一电磁线圈中的自感参数，lc对应第二电磁线圈中的自感参数，m
ct
表示第一电磁线圈对所第二电磁线圈之间的互感参数，m
tc
表示第二电磁线圈对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。
[0234]
本实施例的参数计算模块4包括：
[0235]
磁链误差计算单元8，用于根据第一磁链模型输出的磁链与磁链参考模型输出的磁链，计算得到第一电磁线圈对应的第一磁链误差和第二电磁线圈对应的第二磁链误差；
[0236]
权值参数调整单元9，用于根据第一磁链误差和第二磁链误差对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；
[0237]
其中，目标权值参数对应第一自感参数、第二自感参数和互感参数。
[0238]
具体地，权值参数调整单元用于采用误差反向传播算法设计权值调整网络，并根据权值调整网络对第一磁链模型的初始权值参数进行调整，并将第一磁链误差和第二磁链误差均满足预设范围时的权值参数作为目标权值参数。
[0239]
根据电磁线圈本身的固有特性，在第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的相对距离不同时，两线圈的自感和互感也不同，且两线圈之间自感和互感是可知的关于相对距离的函数。
[0240]
对于给定的电压u
t
、uc、i
t
、ic，若采用有限元分析基于双层神经网络ann的权值参数拟合得到的相对距离与目标对接距离d相同，则此时第一电磁线圈对应的第一磁链误差以及第二电磁线圈对应的第二磁链误差应当均为零；
当相对距离与目标对接距离d不相同时，则第一磁链误差和第二磁链误差均不为零，此时需要调整或修正双层神经网络ann的权值参数，具体过程如下：
[0241]
如图5所示，包含两个输入节点，其输入分别代表第一电流参数i
t
(k-1)和第二电流参数ic(k-1)的过去值；以及两个输出节点，输出为当前时刻的第一电磁线圈的磁链和第二电磁线圈的磁链权值l和m均和相对距离有关，是可调整的自适应权重。
[0242]
采用误差反向传播算法来设计权值调整网络，选择目标函数为：
[0243][0244]
其中，ε(k)＝[ε
t
(k) εc(k)]
t
。
[0245]
权值l的变化量可表示为：
[0246][0247]
同理，权值m的变化量可表示为：
[0248][0249]
可得权值调整表达式为：
[0250]
l(k)＝l(k-1)+δl(k)
[0251]
m(k)＝m(k-1)+δm(k)
[0252]
为了能够快速学习，应选择较大的学习速率，但这可能会导致ann输出的振荡，为了避免出现这样的情况，可引入一个动量项，由它来调节第(k-1)次权值变化对目前k次权值计算的影响程度，这样就能保证迭代计算的加速收敛。改进后的权值调整表达式为：
[0253]
l(k)＝l(k-1)+δl(k)+αδl(k-1)
[0254]
m(k)＝m(k-1)+δm(k)+αδm(k-1)
[0255]
在一可实施例的方案中，运动状态信息确定模块5用于采用有限元分析基于第一自感参数、第二自感参数和互感参数进行拟合处理，以获取第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的相对距离。
[0256]
具体地，将有限元分析和实验标定等方式相结合最终得到拟合处理结果，以保证拟合结果的准确性。
[0257]
另外，在有限元分析是还可以同时考虑两个电磁线圈设备的尺寸、材质等因素，以最终得到拟合处理结果，保证拟合结果的准确性。具体如何基于有限元分析对输入参数进行拟合处理得到两者之间的相对距离属于本领域的成熟技术，因此在此就不再赘述。
[0258]
运动状态信息确定模块5还用于在同一采样时间下，对相对距离求微分以确定第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的相对速度。
[0259]
根据上述公式即可构建如图6所示的mras的状态观测器，即通过对电磁线圈固有特性的仿真计算和实验标定，得到满足要求的双层神经网络ann的目标权值参数，即可得到两个线圈的自感和互感关于相对距离的函数。在采用有限元分析根据自感和互感关于相对距离的函数估计得到第一电磁线圈和第二电磁线圈之间的相对距离；进而对相对距离的观测值在相同的采样时间下求微分以得到相对速度的观测值。
[0260]
本实施例中，在不通过激光传感器等位置传感器的情况下，仅基于设备中电磁线圈本身的固有特性、两个设备的电磁线圈中的电压信号和电流信号，实时观测得到两个电磁线圈之间的相对距离和相对速度，从而充分利用了电磁线圈之间的电磁耦合特性，即电磁线圈之间存在电压电流信号传输的能力，将电磁线圈本身作为位置传感器，从而充分利用了电磁线圈的功能，减少卫星上一个位置传感器的资源占用，即在无需占用多余空间的情况下，有效地提高了设备(如卫星)上的资源利用率。
[0261]
实施例8
[0262]
本实施例的电磁对接控制系统于第一设备，电磁对接控制系统基于实施例6或7中的运动状态的确定系统实现。
[0263]
如图14所示，本实施例的电磁对接控制系统包括：
[0264]
第一调节模块10，用于根据运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压；
[0265]
第一电压施加模块11，用于将调节后的第一控制电压施加于第一电磁线圈上，以实现第一设备与第二设备的对接。
[0266]
本实施例中，将实时观测的相对距离和相对速度作为第一设备中闭环控制的反馈量以调节得到控制电压，进而能够产生大小可控的电磁吸力或电磁斥力，最终有效地提高了两个电磁设备间的对接精度和效率。
[0267]
实施例9
[0268]
本实施例的电磁对接控制系统是对实施例8的进一步改进，具体地：
[0269]
当运动状态信息包括第一设备与第二设备之间的相对距离时，第一调节模块10包括：
[0270]
第一差值确定单元，用于确定相对距离和目标对接距离的第一差值；
[0271]
第二差值确定单元，用于获取第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定第一电流参数和目标电流参数的第二差值；
[0272]
第一电压调节单元，用于根据第一差值和第二差值调节第一控制电压。
[0273]
当运动状态信息包括第一设备与第二设备之间的相对距离和相对速度时，第一调节模块10包括：
[0274]
第一差值确定单元，用于确定相对距离和目标对接距离的第一差值；
[0275]
第二差值确定单元，用于获取第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定第一电流
参数和目标电流参数的第二差值；
[0276]
第三差值确定单元，用于确定相对速度和目标对接速度的第三差值；
[0277]
第二电压调节单元，用于根据第二差值和第三差值，或，第一差值、第二差值和第三差值，调节第一控制电压。
[0278]
基于pi控制器(比例积分控制器)实现位置、速度和电流的三闭环控制。如图10所示，具体地，将期望的两个设备中第一电磁线圈和第二电磁线圈的相对距离即目标对接距离，作为位置控制器的给定输入信号，观测得到的相对距离作为位置控制器的反馈信号，该位置控制器输出期望的相对速度即目标相对速度；将目标相对速度作为速度控制器的给定输入信号，将观测得到的相对速度作为速度控制器的反馈信号，该速度控制器输出期望的电流即目标电流参数；将目标电流参数作为电流控制器的给定输入信号，第一设备中电流传感器检测得到的第一电流参数作为电流控制器的反馈信号，该电流控制器的输出信号为期望的线圈端电压即调节后的第一控制电压；根据第一控制电压触发脉冲生成模块生成对应的脉冲信号，并输出至驱动器以驱动第一设备中的第一电磁线圈，此时第一电磁线圈又可成为追踪电磁线圈。
[0279]
两个电磁线圈在闭环控制的作用下，通过不同大小和方向的控制电压，两个电磁线圈中产生相应大小和方向的电流，从而能够产生大小可控的电磁吸力或者电磁斥力，以有效地控制两个设备之间的电磁对接。
[0280]
本实施例中，将实时观测的相对距离和相对速度作为第一设备中闭环控制的反馈量以调节得到控制电压，进而能够产生大小可控的电磁吸力或电磁斥力，最终有效地提高了两个电磁设备间的对接精度和效率。
[0281]
实施例10
[0282]
本实施例的电磁对接控制系统应用于第二设备，电磁对接控制系统基于实施例6或7中的运动状态的确定系统实现。
[0283]
如图15所示，本实施例的电磁对接控制系统包括：
[0284]
电流参数获取模块12，用于获取第二电磁线圈中的第二电流参数；
[0285]
差值确定模块13，用于确定第二电流参数与目标参数的第四差值；
[0286]
第二电压调节模块14，用于根据第四差值，或根据上述的运动状态的确定系统确定的运动状态信息以及第四差值，调节用于实现第一设备与第二设备对接的第二控制电压；
[0287]
第二电压施加模块15，用于将调节后的第二控制电压施加于第二电磁线圈上，以实现第一设备与第二设备的对接。
[0288]
当第一设备为追踪电磁装置时，第二设备为与之对应的目标电磁装置。第一电磁线圈为追踪电磁线圈，第二电磁线圈为目标电磁线圈。
[0289]
如图10所示，将设定的目标电流参数作为电流控制器的给定输入信号，将第二设备中电流传感器检测得到的第二电磁线圈中的第二电流参数作为电流控制器的反馈信号，该电流控制器的输出信号为期望的线圈端电压即调节后的第二控制电压；根据第二控制电压触发脉冲生成模块生成对应的脉冲信号，并输出至驱动器以驱动第二设备中的第二电磁线圈。
[0290]
另外，可以在第二设备中基于pi控制器实现位置、速度和电流的三闭环控制以最
终得到调节后的第二控制电压，具体调节控制过程与实施例5中得到调节后的第一控制电压的过程类似，因此在此就不再赘述。
[0291]
两个电磁线圈在闭环控制的作用下，通过不同大小和方向的控制电压，两个电磁线圈中产生相应大小和方向的电流，从而能够产生大小可控的电磁吸力或者电磁斥力，以有效地控制两个设备之间的电磁对接。
[0292]
本实施例中，将实时观测的相对距离和相对速度作为第一设备中闭环控制的反馈量以调节得到控制电压，进而能够产生大小可控的电磁吸力或电磁斥力，最终有效地提高了两个电磁设备间的对接精度和效率。
[0293]
实施例11
[0294]
图16为本发明实施例11提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述任一实施例所提供的方法。图16显示的电子设备30仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0295]
如图16所示，电子设备30可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备30的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器31、上述至少一个存储器32、连接不同系统组件(包括存储器32和处理器31)的总线33。
[0296]
总线33包括数据总线、地址总线和控制总线。
[0297]
存储器32可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(ram)321和/或高速缓存存储器322，还可以进一步包括只读存储器(rom)323。
[0298]
存储器32还可以包括具有一组(至少一个)程序模块324的程序/实用工具325，这样的程序模块324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0299]
处理器31通过运行存储在存储器32中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如上述任一实施例所提供的方法。
[0300]
电子设备30也可以与一个或多个外部设备34(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口35进行。并且，模型生成的设备30还可以通过网络适配器36与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图16所示，网络适配器36通过总线33与模型生成的设备的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、raid(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0301]
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
[0302]
实施例12
[0303]
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述任一实施例所提供的方法中的步骤。
[0304]
其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机
存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
[0305]
在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现上述任一实施例所提供的方法中的步骤。
[0306]
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
[0307]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
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，以获取所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈之间的相对距离。7.如权利要求6所述的运动状态的确定方法，其特征在于，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：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。8.一种电磁对接控制方法，其特征在于，应用于第一设备，所述电磁对接控制方法基于权利要求1-7中任一项所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：根据所述运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压；将调节后的所述第一控制电压施加于所述第一电磁线圈上，以实现所述第一设备与所述第二设备的对接。9.如权利要求8所述的电磁对接控制方法，其特征在于，当所述运动状态信息包括所述第一设备与所述第二设备之间的相对距离时，所述根据所述运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压的步骤包括：确定所述相对距离和目标对接距离的第一差值；获取所述第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定所述第一电流参数和目标电流参数的第二差值；根据所述第一差值和所述第二差值调节所述第一控制电压。10.如权利要求8所述的电磁对接控制方法，其特征在于，当所述运动状态信息包括所述第一设备与所述第二设备之间的相对距离和相对速度时，所述根据所述运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压的步骤包括：
确定所述相对距离和目标对接距离的第一差值；获取所述第一电磁线圈中的第一电流参数，并确定所述第一电流参数和目标电流参数的第二差值；确定所述相对速度和目标对接速度的第三差值；根据所述第二差值和所述第三差值，或，所述第一差值、所述第二差值和所述第三差值，调节所述第一控制电压。11.一种电磁对接控制方法，其特征在于，应用于第二设备，所述第二设备上设有第二电磁线圈，所述电磁对接控制方法包括：获取所述第二电磁线圈中的第二电流参数；确定所述第二电流参数与目标参数的第四差值；根据所述第四差值，或权利要求1-7中任一项所述的运动状态的确定方法确定的运动状态信息以及所述第四差值，调节用于实现第一设备与第二设备对接的第二控制电压；将调节后的所述第二控制电压施加于所述第二电磁线圈上，以实现所述第一设备与所述第二设备的对接。12.一种运动状态的确定系统，其特征在于，所述确定系统应用于第一设备和/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；所述确定系统包括：第一电信号获取模块，用于获取所述第一电磁线圈中的第一电信号信息；第二电信号获取模块，用于获取所述第二电磁线圈中的第二电信号信息；目标模型构建模块，用于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；参数计算模块，用于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；运动状态信息确定模块，用于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。13.一种电磁对接控制系统，其特征在于，应用于第一设备，所述电磁对接控制系统基于权利要求12所述的运动状态的确定系统实现，所述电磁对接控制系统包括：第一调节模块，用于根据所述运动状态信息调节用于实现第一设备与第二设备对接的第一控制电压；第一电压施加模块，用于将调节后的所述第一控制电压施加于所述第一电磁线圈上，以实现所述第一设备与所述第二设备的对接。14.一种电磁对接控制系统，其特征在于，应用于第二设备，所述第二设备上设有第二电磁线圈，所述电磁对接控制系统包括：电流参数获取模块，用于获取所述第二电磁线圈中的第二电流参数；差值确定模块，用于确定所述第二电流参数与目标参数的第四差值；第二电压调节模块，用于根据所述第四差值，或根据权利要求12所述的运动状态的确定系统确定的运动状态信息以及所述第四差值，调节用于实现第一设备与第二设备对接的第二控制电压；
第二电压施加模块，用于将调节后的所述第二控制电压施加于所述第二电磁线圈上，以实现所述第一设备与所述第二设备的对接。15.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的运动状态的确定方法，或实现权利要求8至10中任一项所述的电磁对接控制方法。16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的运动状态的确定方法，或实现权利要求8至10中任一项所述的电磁对接控制方法。

技术总结
本发明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
受保护的技术使用者：北京空间飞行器总体设计部
技术研发日：2021.08.09
技术公布日：2023/4/5