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双框架磁悬浮控制力矩陀螺框架系统的扰动抑制 被引量:4
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作者 李海涛 侯林 韩邦成 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期868-878,共11页
内外框架之间的耦合力矩和谐波减速器的非线性传输力矩是影响双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架系统精确角速度控制的主要因素,为了解决以上干扰问题,实现框架系统高精度角速率伺服控制提出了一种基于扰动观测器和自适应反步的框... 内外框架之间的耦合力矩和谐波减速器的非线性传输力矩是影响双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架系统精确角速度控制的主要因素,为了解决以上干扰问题,实现框架系统高精度角速率伺服控制提出了一种基于扰动观测器和自适应反步的框架系统复合解耦控制方法。通过扰动观测器来估计框架系统中的扰动,并结合自适应反步法获得控制律,其间将扰动估计误差当作未知参数设计了其自适应律,对扰动的两次处理使得框架系统干扰估计更加精确,同时可以保证估计参数的收敛性和整个框架系统的稳定性。仿真和实验结果表明,采用此复合控制方法,DGMSCMG框架系统扰动估计误差不超过框架系统实际扰动的3%,实际框架角速率跟踪参考指令角速率的精度达到99.2%。此复合解耦控制方法可以满足DGMSCMG框架系统抗干扰能力强、高精度角速率伺服控制的要求。 展开更多
关键词 双框架磁悬浮控制力矩陀螺 框架角速率伺服控制 谐波减速器 扰动观测器 自适应反步法
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一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统扰动抑制方法研究 被引量:13
2
作者 李海涛 房建成 +1 位作者 韩邦成 魏彤 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期2199-2205,共7页
为了抑制谐波减速器运动误差对双框架控制力矩陀螺伺服系统速率平稳性的影响,提出一种角加速度反馈的控制方法。建立了带有谐波减速机构的陀螺框架系统的数学模型,对谐波减速器的运动误差进行了分析。通过设计非线性微分跟踪器得到加速... 为了抑制谐波减速器运动误差对双框架控制力矩陀螺伺服系统速率平稳性的影响,提出一种角加速度反馈的控制方法。建立了带有谐波减速机构的陀螺框架系统的数学模型,对谐波减速器的运动误差进行了分析。通过设计非线性微分跟踪器得到加速度信号构成加速度反馈,对谐波减速器运动误差所造成的速率波动进行抑制。对框架伺服系统进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的有效性,在双框架磁悬浮控制力矩陀螺原理样机上进行了实验验证,实验结果表明,在5度/秒的转速情况下,使框架转速波动量减小了59%,显著提高了转速精度。 展开更多
关键词 框架控制力矩陀螺 谐波传动 非线性跟踪——微分器 加速度反馈
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双框架磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承负载力矩复合补偿的控制 被引量:12
3
作者 谢进进 刘刚 文通 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2211-2219,共9页
提出一种基于角速率前馈与力矩观测相结合的磁轴承负载力矩复合补偿控制方法来提高双框架磁悬浮控制力矩陀螺磁悬浮转子的悬浮精度。建立了双框架磁悬浮控制力矩陀螺磁悬浮转子动力学模型,分析了内外框架转动情况下的磁轴承负载力矩。... 提出一种基于角速率前馈与力矩观测相结合的磁轴承负载力矩复合补偿控制方法来提高双框架磁悬浮控制力矩陀螺磁悬浮转子的悬浮精度。建立了双框架磁悬浮控制力矩陀螺磁悬浮转子动力学模型,分析了内外框架转动情况下的磁轴承负载力矩。分别基于框架角速率前馈和力矩观测设计了磁轴承负载力矩复合补偿控制方法,分析了补偿后系统的稳定性。最后,利用实验室研制的样机搭建试验平台对本文所提出的方法进行了实验验证。结果表明:在框架以角加速度120(°)/s2启动至10(°)/s时,该方法使转子Ax端位移跳动量减小为未补偿前的44.8%;内外框架以幅值频率10Hz正弦激励时,转子Ax、By端的位移跳动量分别减小为未补偿前的23.4%和35.5%。结果显示提出的方法有效地提高了磁悬浮转子在负载力矩扰动下的悬浮精度。 展开更多
关键词 双框架磁悬浮控制力矩陀螺 磁轴承 负载力矩 角速率前馈 力矩观测 复合补偿
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基于振动传递终端力检测的磁悬浮控制力矩陀螺微振动控制方法
4
作者 许庚晨 冯洪伟 +2 位作者 张激扬 王英广 赵同爽 《空间控制技术与应用》 北大核心 2025年第2期96-104,共9页
为了实现卫星平台的超静,针对卫星平台上最大的扰振来源,研究磁悬浮控制力矩陀螺的极微振动控制问题.通过对磁悬浮高速转子、径向磁轴承进行建模与分析,设计了基于振动传递终端力检测的磁悬浮控制力矩陀螺(magnetic suspension control ... 为了实现卫星平台的超静,针对卫星平台上最大的扰振来源,研究磁悬浮控制力矩陀螺的极微振动控制问题.通过对磁悬浮高速转子、径向磁轴承进行建模与分析,设计了基于振动传递终端力检测的磁悬浮控制力矩陀螺(magnetic suspension control moment gyro,MSCMG)低扰振控制方法.该方法通过测量高速转子产生的振动力与振动传递终端所受的振动力之间的传递矩阵,根据传递矩阵计算补偿电流以抑制MSCMG的同频振动力.仿真与微振动实验结果表明:在MSCMG低速框架锁定的情况下,提出的补偿控制方法使MSCMG的同频振动力降低了97.5%.该方法有助于实现MSCMG的极微振动控制,并最终实现卫星平台超静. 展开更多
关键词 磁悬浮控制力矩陀螺 振动测量 低扰振控制 同频振动
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磁悬浮控制力矩陀螺框架系统谐波减速器的迟滞建模 被引量:15
5
作者 房建成 陈萌 李海涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2950-2958,共9页
为了抑制双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架伺服系统中谐波减速器固有的迟滞特性对系统精度的影响,提出了一种基于Preisach模型的谐波减速器迟滞特性建模方法。首先,使用一阶回转曲线法采集谐波减速器的柔轮输出力矩与扭转角,获得... 为了抑制双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架伺服系统中谐波减速器固有的迟滞特性对系统精度的影响,提出了一种基于Preisach模型的谐波减速器迟滞特性建模方法。首先,使用一阶回转曲线法采集谐波减速器的柔轮输出力矩与扭转角,获得建立谐波减速器迟滞模型的实验数据,其中谐波减速器柔轮的输出力矩是在不使用力矩传感器的条件下用系统动力学模型估计得到的;然后,使用Preisach模型对谐波减速器柔轮输出力矩与扭转角迟滞关系进行建模;最后,采用将模型离散化的数字型实现方法辨识模型中的权重函数,并给出模型的离散递归算法使模型利于简易化编程与进一步的在线控制。实验结果显示,谐波减速器的迟滞模型误差不超过0.005°,MSE值不超过(0.000 83%)°。结果显示了所述建模方法的正确性和实用性。 展开更多
关键词 双框架磁悬浮控制力矩陀螺 谐波减速器 迟滞特性 PREISACH模型
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单框架磁悬浮控制力矩陀螺的损耗计算及热-结构耦合分析 被引量:8
6
作者 韩邦成 贺赞 +2 位作者 翟鲁鑫 张旭 刘旭 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2463-2474,共12页
为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算。本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架... 为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算。本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架力矩电机、径向磁轴承、轴向磁轴承和转子高速电机的铁损以及铜损;对陀螺三维有限元模型进行了热场仿真分析,得到在各类损耗影响下的温度分布,并进行了热-结构耦合仿真分析。分析得到最大温度位于高速电机定子,最大温度是48.3℃;最后,进行了样机温升实验验证,检测温度最大值位于高速电机定子,最大值为51.8℃,与计算值误差为6.8%。通过温升检测实验验证了损耗计算和有限元热场分析。实验结论为整体结构优化提供了理论参考。 展开更多
关键词 磁悬浮 控制力矩陀螺 损耗计算 热场分析 有限元分析
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磁悬浮控制力矩陀螺的动框架效应及其角速率前馈控制方法研究 被引量:33
7
作者 魏彤 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期19-23,38,共6页
在磁悬浮控制力矩陀螺中,局限于磁悬浮轴承系统的动态响应速度,框架的转动将使转子轴的角位移和轴心跳动量显著增大(动框架效应),甚至碰撞保护轴承,严重影响磁悬浮系统的稳定性。本文建立框架转动时的磁悬浮转子相对运动模型,分析了框... 在磁悬浮控制力矩陀螺中,局限于磁悬浮轴承系统的动态响应速度,框架的转动将使转子轴的角位移和轴心跳动量显著增大(动框架效应),甚至碰撞保护轴承,严重影响磁悬浮系统的稳定性。本文建立框架转动时的磁悬浮转子相对运动模型,分析了框架转动对磁悬浮转子的单方向作用,在Simulink仿真的基础上提出一种抑制动框架效应的角速率前馈控制方法。实验结果表明,磁悬浮轴承采用角速率前馈控制后,转子跳动量被抑制到原来的18%,大大提高了控制力矩陀螺磁悬浮系统的稳定性,同时还改善了控制力矩陀螺的力矩输出特性。 展开更多
关键词 控制力矩陀螺 磁悬浮 稳定性 前馈控制
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磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统扰动力矩分析与抑制 被引量:8
8
作者 于灵慧 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期287-291,共5页
对磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统,提出了一种基于自适应逆扰动消除控制的设计方法。该控制器采用将被控对象动态控制和对象扰动控制分离处理的方法研究了控制力矩陀螺框架伺服系统的非线性摩擦干扰力矩、陀螺房内部高速磁悬浮转子系... 对磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统,提出了一种基于自适应逆扰动消除控制的设计方法。该控制器采用将被控对象动态控制和对象扰动控制分离处理的方法研究了控制力矩陀螺框架伺服系统的非线性摩擦干扰力矩、陀螺房内部高速磁悬浮转子系统因框架变速转动对框架伺服系统产生的耦合力矩以及航天器姿态改变导致框架伺服系统本身的参数大范围变化等问题。设计的自适应逆扰动消除器大大改善了框架伺服系统的控制性能、提高了系统的速率输出精度。仿真结果表明,提出的扰动力矩抑制方法是可行的,具有很强的鲁棒性。 展开更多
关键词 磁悬浮控制力矩陀螺 自适应逆控制 扰动力矩 耦合力矩 摩擦
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大中型磁悬浮控制力矩陀螺的框架优化设计方法研究 被引量:3
9
作者 宋玉旺 韩邦成 +1 位作者 魏学敏 房建成 《载人航天》 CSCD 2012年第4期1-7,共7页
针对大中型磁悬浮控制力矩陀螺的框架,进行频率、重量和体积的设计优化。针对单框架磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统中的工程化问题,设计了三种方案:单体带式、两体球壳和三体球壳等框架;经过频率、质量和工艺性的综合分析,选用了两体... 针对大中型磁悬浮控制力矩陀螺的框架,进行频率、重量和体积的设计优化。针对单框架磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统中的工程化问题,设计了三种方案:单体带式、两体球壳和三体球壳等框架;经过频率、质量和工艺性的综合分析,选用了两体球壳框架的方案。采用先延长再剪切的求交点方法,建立框架体参数化模型的封闭截面线;引入正交试验设计,分析几何参数对框架频率和重量的影响,取其中的主要影响因素为设计变量;以框架的频率为约束条件,以重量最小为目标进行设计优化。优化后质量较优化前减少了0.54kg,频率达到1000Hz以上,满足磁悬浮控制力矩陀螺系统的控制稳定性要求。最后,给出了产品实例和额定转速的磁轴承位移波形图。 展开更多
关键词 磁悬浮控制力矩陀螺 设计优化 正交试验 框架
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磁悬浮控制力矩陀螺动框架效应的FXLMS自适应精确补偿控制方法仿真研究 被引量:9
10
作者 魏彤 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1205-1210,共6页
在磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)中,框架运动对磁悬浮转子支承系统的扰动可以采用角速率前馈加以补偿,但前馈系数固定时的补偿精度受磁轴承系统模型误差影响而显著下降。为了提高补偿精度,本文针对MIMO磁悬浮转子系统,提出一种基于FXLMS(filt... 在磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)中,框架运动对磁悬浮转子支承系统的扰动可以采用角速率前馈加以补偿,但前馈系数固定时的补偿精度受磁轴承系统模型误差影响而显著下降。为了提高补偿精度,本文针对MIMO磁悬浮转子系统,提出一种基于FXLMS(filtered-X least mean square)算法的自适应前馈方法,采用梯度估计和最速下降策略推导前馈权值更新算法,并根据算法收敛性和收敛速度设计收敛因子和权初值。仿真结果表明,该方法收敛速度快,抗噪声能力强,相同模型误差情况下使转子的动框架位移降低到固定特性前馈时的20%,大幅度提高了动框架前馈补偿精度,有利于进一步提高磁悬浮CMG的力矩输出精度。 展开更多
关键词 控制力矩陀螺 磁轴承 框架效应 自适应前馈 FXLMS
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基于简化FXLMS算法的磁悬浮控制力矩陀螺动框架效应精确补偿方法实验研究 被引量:4
11
作者 霍甲 魏彤 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期786-792,共7页
磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)是一种用于航天器姿态控制的高精度长寿命惯性执行机构,动框架效应补偿是MSCMG实现高精度性能的关键技术之一。然而现有的FXLMS补偿算法由于模型复杂、计算量大而难以实际应用。通过分析MSCMG磁轴承对象特性,... 磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)是一种用于航天器姿态控制的高精度长寿命惯性执行机构,动框架效应补偿是MSCMG实现高精度性能的关键技术之一。然而现有的FXLMS补偿算法由于模型复杂、计算量大而难以实际应用。通过分析MSCMG磁轴承对象特性,提出一种简化FXLMS算法,将对象滤波器简化为常数对角阵,大幅度减少了算法计算量。对简化算法进行了仿真,并在MSCMG样机上面进行了动框架效应补偿实验。实验结果表明:简化后的自适应控制系统,收敛性好,跟踪速度快,具有理想的精度和较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 磁轴承 控制力矩陀螺 框架效应 FXLMS 收敛性
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磁悬浮控制力矩陀螺高速电机绕组涡流损耗计算及热分析 被引量:6
12
作者 韩邦成 彭松 +2 位作者 贺赞 刘旭 张旭 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期130-140,共11页
为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升,需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s,额定转速12000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象,首先分析了电机绕组涡流产生原理... 为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升,需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s,额定转速12000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象,首先分析了电机绕组涡流产生原理,采用了一种解析法和有限元法结合的方法,推导并计算了高速电机绕组涡流损耗。然后,建立了陀螺三维有限元模型,在已知陀螺各部件损耗的基础上进行了热分析,得到了温度仿真分布。最后,设计了陀螺样机温升实验进行验证。仿真分析得知高速电机定子温度最高,定子绕组温度为40.3℃。温升实验测得电机定子温度为41.6℃,与理论值误差为3.1%。这相比未考虑绕组涡流损耗时的热分析,精度提高了3.7%。考虑了绕组涡流损耗的热分析预测温升更加准确,这对于优化磁悬浮控制力矩陀螺的热设计有重要意义。 展开更多
关键词 磁悬浮控制力矩陀螺 永磁无刷直流电机 涡流损耗 有限元 热分析
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双框架控制力矩陀螺伪逆控制律设计及仿真 被引量:2
13
作者 徐洪亮 翟传润 +1 位作者 战兴群 张炎华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期851-855,共5页
提出了一种用于双框架控制力矩陀螺的梯度型伪逆控制律,介绍了控制律的原理与计算方法.该控制律利用系统雅可比阵的伪逆来求解框架运动,并沿奇异测度函数的梯度方向引入零运动,进行奇异回避.针对常用的三正交构型,进行了仿真.仿真过程中... 提出了一种用于双框架控制力矩陀螺的梯度型伪逆控制律,介绍了控制律的原理与计算方法.该控制律利用系统雅可比阵的伪逆来求解框架运动,并沿奇异测度函数的梯度方向引入零运动,进行奇异回避.针对常用的三正交构型,进行了仿真.仿真过程中,框架运动平滑、系统未进入奇异、输出力矩正确.仿真结果表明,梯度型奇异回避伪逆控制律具有物理意义明显、计算简单、奇异回避效果好等优点,能够在航天器中得到实际实用. 展开更多
关键词 框架控制力矩陀螺 控制 姿态控制
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主动磁悬浮控制力矩陀螺的系统仿真 被引量:2
14
作者 俞文伯 栾胜 房建成 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第4期27-31,共5页
以刚体动力学为基础,考虑功放延时、转子不平衡、磁轴承非线性等因素,建立了磁轴承反馈控制控制系统模型,对不同的控制律进行了仿真分析。仿真结果表明,应用状态反馈进行解耦控制能够有效抑制转子系统的陀螺效应对系统稳定性的影响,且... 以刚体动力学为基础,考虑功放延时、转子不平衡、磁轴承非线性等因素,建立了磁轴承反馈控制控制系统模型,对不同的控制律进行了仿真分析。仿真结果表明,应用状态反馈进行解耦控制能够有效抑制转子系统的陀螺效应对系统稳定性的影响,且在初始偏差下可以快速线性收敛,稳定性很好。 展开更多
关键词 控制力矩陀螺 系统仿真 分散控制 磁轴承 状态反馈解耦控制 主动磁悬浮控制 转子系统 姿态控制 航天器
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基于双框架控制力矩陀螺的空间飞行器非线性姿态控制 被引量:1
15
作者 周荻 周净扬 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期179-187,共9页
推导出了双框架控制力矩陀螺系统操纵空间飞行器姿态机动的精确数学模型,并在此基础上基于Lyapunov第二法设计了空间飞行器大角度姿态机动非线性控制律,在设计的同时证明了系统的稳定性。设计了双框架陀螺系统奇异鲁棒+零运动操纵律。... 推导出了双框架控制力矩陀螺系统操纵空间飞行器姿态机动的精确数学模型,并在此基础上基于Lyapunov第二法设计了空间飞行器大角度姿态机动非线性控制律,在设计的同时证明了系统的稳定性。设计了双框架陀螺系统奇异鲁棒+零运动操纵律。给出了双框架控制力矩陀螺系统奇异性定理,对三个双框架陀螺垂直安装及四个双框架陀螺平行安装两种构形方式进行了奇异性分析。分析和仿真验证了三个双框架陀螺垂直安装构形下系统跟踪常值力矩指令和大角度姿态机动的能力。 展开更多
关键词 空间飞行器 框架控制力矩陀螺 非线性控制 姿态控制 操纵律
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磁悬浮控制力矩陀螺高速转子的高精度位置控制 被引量:4
16
作者 汤继强 崔旭 +1 位作者 袁新竹 隗同坤 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期659-670,共12页
在受到陀螺效应、动框架效应等影响后产生的磁力非线性问题是磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)高速转子位置精度下降的主要因素。为解决以上问题,提高转子位置精度,本文分析了转子所受磁力的特性,建立了转子系统非线性动力学模型,提出了神经... 在受到陀螺效应、动框架效应等影响后产生的磁力非线性问题是磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)高速转子位置精度下降的主要因素。为解决以上问题,提高转子位置精度,本文分析了转子所受磁力的特性,建立了转子系统非线性动力学模型,提出了神经网络滑模控制方法。设计滑模控制律,采用径向基函数神经网络逼近控制律中的非线性模型,自适应算法根据误差在线调整神经网络的权值,同时可以保证整个系统的稳定性。仿真和实验结果表明,所提出方法的转子位置精度达到99%,稳态误差为0.000 2 mm。神经网络滑模控制可以实现MSCMG转子系统的高精度位置控制。 展开更多
关键词 磁悬浮控制力矩陀螺 磁悬浮转子 高精度位置控制 滑模控制 神经网络
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双框架控制力矩陀螺框架系统的扰动观测及抑制 被引量:1
17
作者 李海涛 宋鹏 侯林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期340-349,共10页
内外框架间的耦合力矩、非线性摩擦和未建模动态是影响双框架控制力矩陀螺框架系统高精度角速率伺服控制的主要因素。为提高框架系统的干扰抑制能力,保证框架系统输出角速率精度,本文提出了一种基于非线性级联扩张状态观测器和滑模控制... 内外框架间的耦合力矩、非线性摩擦和未建模动态是影响双框架控制力矩陀螺框架系统高精度角速率伺服控制的主要因素。为提高框架系统的干扰抑制能力,保证框架系统输出角速率精度,本文提出了一种基于非线性级联扩张状态观测器和滑模控制的复合扰动抑制方法。框架系统中的所有干扰都被认为是集总干扰并由设计的NCESO估计,通过滑模控制可从系统输出通道中消除集总干扰的影响。最后,将本文提出的控制方法与线性级联扩张状态观测器和状态反馈结合的复合控制方法进行了对比仿真实验。仿真和实验结果表明,本文提出的方法具有更好的干扰抑制和动态响应性能,内框架角速度波动从0.5(°)/s减小到0.2(°)/s,外框架角速度波动从0.45(°)/s减小到0.15(°)/s;跟踪正弦参考信号时,速度跟踪误差从1.8(°)/s减小到1.2(°)/s,相位滞后从8°减小到1.3°。 展开更多
关键词 控制力矩陀螺 框架伺服系统 非线性控制 扩张状态观测器 滑模控制 干扰抑制
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高速磁悬浮转子稳定性研究及其在控制力矩陀螺中应用 被引量:5
18
作者 张鹏波 张庆荣 房建成 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第3期47-53,共7页
磁悬浮支承应用于控制力矩陀螺具有高精度,长寿命的优点。高速转子的陀螺效应导致的失稳制约了其在CMG中的应用,尤其是章动造成的磁悬浮转子高速失稳问题。该文分析了由于陀螺效应产生的章动造成系统失稳的根本原因,提出了控制系统的解... 磁悬浮支承应用于控制力矩陀螺具有高精度,长寿命的优点。高速转子的陀螺效应导致的失稳制约了其在CMG中的应用,尤其是章动造成的磁悬浮转子高速失稳问题。该文分析了由于陀螺效应产生的章动造成系统失稳的根本原因,提出了控制系统的解决方案。研究结果表明,章动失稳的主要原因是系统的相位延迟造成的,尤其对数字控制系统,相位延迟更为严重,使用简单交叉解耦控制不能解决问题,需要对现有的控制器进行优化才能保证系统在高速下的稳定性。 展开更多
关键词 陀螺效应 章动 磁悬浮支承 稳定性 控制力矩陀螺
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基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态高精度高带宽测量方法 被引量:4
19
作者 王华 王平 +1 位作者 任元 陈晓岑 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期451-460,共10页
针对航天器姿态测量精度和带宽之间相互制约问题,提出一种基于磁悬浮陀螺的航天器姿态高精度、高带宽测量方法。根据刚体动力学和坐标变换原理建立磁悬浮转子径向转动合外力矩模型。在框架静止条件下,通过实时检测磁悬浮控制力矩陀螺(MS... 针对航天器姿态测量精度和带宽之间相互制约问题,提出一种基于磁悬浮陀螺的航天器姿态高精度、高带宽测量方法。根据刚体动力学和坐标变换原理建立磁悬浮转子径向转动合外力矩模型。在框架静止条件下,通过实时检测磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)中的磁轴承电流、磁悬浮转子位移,计算出磁悬浮转子径向转动所受合外力矩以及磁悬浮转子径向偏转信息,间接得到航天器运动对磁悬浮转子径向转动作用力矩,进而求出航天器单轴姿态角速度和姿态角加速度。不同带宽下的仿真结果表明,本测量方法能同时检测出航天器单方向的姿态角速度和角加速度,并且满足高精度高带宽要求。 展开更多
关键词 磁悬浮控制力矩陀螺 磁悬浮转子径向力矩模型 姿态测量 高精度 高带宽
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磁悬浮控制力矩陀螺的高速转子模态分析及实验研究 被引量:9
20
作者 冯洪伟 房建成 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2005年第1期72-76,共5页
采用通用有限元软件包ANSYS7.0,建立了控制力矩陀螺结构的有限元模型,对磁悬浮飞轮转子组件以及陀螺整体组合结构进行了模态分析。通过与实验结果对比,验证了模型的合理性和精确性,指出了盘轴相对弯曲模态是系统工作带宽内的主要模态,... 采用通用有限元软件包ANSYS7.0,建立了控制力矩陀螺结构的有限元模型,对磁悬浮飞轮转子组件以及陀螺整体组合结构进行了模态分析。通过与实验结果对比,验证了模型的合理性和精确性,指出了盘轴相对弯曲模态是系统工作带宽内的主要模态,也是影响飞轮转子系统稳定性的主要原因之一,必须进行有效陷波处理。分析结果为电磁轴承控制器参数的选取以及陀螺框架的设计提供了依据;采用ANSYS参数设计语言APDL建立的有限元模型也为下一步的优化设计奠定了基础。 展开更多
关键词 高速转子 电磁轴承 飞轮 APDL 磁悬浮 转子系统 模态分析 控制力矩陀螺 有限元模型 有限元软件
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