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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 总被引:1,自引:0,他引:1
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。 相似文献
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单框架制力矩陀螺系统操纵律研究综述 总被引:11,自引:3,他引:8
综述了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统操纵律研究概况,并对现存操纵律的性能进行了评价。通过分析可以知道,现存在SGCMG操纵律或在奇异回避性能方面较差,或由于计算量较大而使得实时性较差等等,从而使其在航天器姿态控制中的应用受到了极大的阻碍。要提高SGCMG系统的操纵性能,可在以下三个方面作进一步研究:零运动的选择方法、操纵律的闭环实现、框架伺服特性的考虑等。 相似文献
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冗余SGCMG系统非奇异逆运动学闭环求解 总被引:1,自引:0,他引:1
为进一步简化单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统逆运动学的求解,在借鉴国内外相关研究的基础上,将冗余机械臂逆运动学闭环求解方法引入到SGCMG系统中来,并在闭环求解过程中,施加非奇异条件,即得到冗余SGCMG系统非奇异逆运动学闭环解。这种方法不但可以得到逆运动学的非奇异解,且可通过选择适当的增益阵,控制算法的收敛速度。而且由于此种方法不用计算Jacobi矩阵的伪逆,而是代之以Jacobi阵的转置,大大简化了计算量,适于实时实现。对金字塔构形的4-SGCMG系统的仿真结果表明,上述算法是可行的。 相似文献
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综述了“和平号”空间站SGCMG系统的组成和操纵,并给出了梯度型操纵律回避奇异的一般化解释。同时指出,奇异问题和失效操纵问题是SGCMG系统的两个重要问题,也是今后SGCMG系统研究的主要课题。 相似文献
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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 总被引:3,自引:1,他引:2
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. 相似文献
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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 总被引:13,自引:8,他引:13
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。 相似文献
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针对微重力、动框架等多源扰动下磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承转子系统的强非线性、参数摄动及未建模动态等问题,开展控制力矩陀螺的磁轴承转子鲁棒控制研究。建立了磁轴承转子轴向通道动力学模型与电磁力工作点线性化模型,分析了系统参数摄动及未建模动态,并在此基础上提出了一种非线性系统指数趋近积分滑模控制方法,设计了含有电流及位移的积分滑模平面,采用指数趋近律与饱和函数抑制抖振实现到达阶段滑模控制律。实验结果表明:采用该方法可有效抑制滑模的抖振现象,参数摄动时系统具有较佳动态性能,同时在转子转动、框架工作时保证系统良好鲁棒性。 相似文献
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航天器机动时DGMSCMG磁悬浮转子干扰补偿控制 总被引:1,自引:0,他引:1
双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)具有寿命长、综合效益好等突出优势,但航天器机动时,航天器及DGMSCMG内、外框架系统的转动均导致磁悬浮高速转子产生一定的耦合运动,影响磁悬浮转子系统的稳定性,同时使输出力矩精度下降,从而严重影响航天器姿态控制的精度。本文建立了基于DGMSCMG的航天器动力学模型,分析航天器、外框架、内框架、磁悬浮转子四者之间的动力学耦合关系。针对磁悬浮转子的非线性耦合干扰,提出一种基于复合控制的补偿方法,通过磁轴承产生相应的电磁力,对陀螺耦合力矩和惯性耦合力矩进行补偿控制。仿真结果表明,干扰补偿控制能有效抑制航天器及框架对磁悬浮转子的耦合干扰,也有效提高了磁悬浮转子系统的稳定性。 相似文献
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参数不确定SGCMG系统的鲁棒操纵律设计 总被引:1,自引:1,他引:1
在单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统操纵律的设计中,如果考虑框架伺服特性,往往假设系统的物理参数是确切已知的。为消除参数的不确定性对操纵性能的影响,设计了一种鲁棒操纵律。该操纵律仅采用系统物理参数的预估值,根据航天器姿态控制给出的角动量(或力矩)指令,可直接计算出每个框架驱动系统所需的控制力矩。由于操纵律没有算法奇异,在SGCMG系统不出现运动奇异的情况下,可使操纵误差指数收敛至零。同时,该操纵律对系统参数变化具有良好的鲁棒性。且形式简单.易于实现。对应用在航天器上的某4-SGCMG系统的仿真结果表明,上述操纵律是可行的。 相似文献
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针对单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)存在奇异和单框架控制力矩陀螺(SGCMG)存在框架转速死区的问题,研究了SGCMG与飞轮联合作为执行机构的控制力矩分配算法,以SGCMG功耗、飞轮功耗和飞轮角动量的二次型加权矩阵求和为性能指标,提出了一种形式简洁的混合执行机构力矩分配算法,通过分析,证明该分配算法能够有效的避免SGCMGs的奇异;设计了一种SGCMG功耗加权矩阵的调节策略,解决了SGCMG陷入转速死区的问题,设计了一种飞轮角动量加权矩阵的调节策略,通过对加权矩阵的实时调节实现了对飞轮角动量的管理,解决了飞轮转速的饱和与过零问题。数学仿真结果验证了该力矩分配算法的有效性。 相似文献
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Three axis attitude stabilization of a satellite using a single spinning reaction wheel mounted on a two degree-of-freedom passively and actively torqued gimbal system is investigated. The passive control is assumed to be provided by a spring-loaded damper mounted on each of the gimbal axes, while active control results from both the wheel acceleration and the torque applied about the gimbal axes. The stability of the uncontrolled and passively controlled systems is investigated analytically. For constant wheel speed the pitch motion is decoupled from the roll-yaw and gimbal motions. Control laws for the roll-yaw motion are developed based on pole clustering and linear optimal control theory. For the pitch motion control laws are obtained based on classical second order system theory. Estimation techniques are applied to the roll-yaw system for the case when the complete state may not be directly observable (in the absence of a fine yaw position sensor). 相似文献
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磁悬浮动量轮的主动振动控制 总被引:1,自引:0,他引:1
由于同传统的滚珠轴承动量轮相比 ,磁悬浮动量轮的定子和转子之间没有接触 ,不需要润滑 ,允许高速旋转 ,而且磁悬浮动量轮可以提供框架控制能力 ,因而磁悬浮动量轮被认为是未来高精度航天器姿态控制的理想执行机构。然而尽管与传统动量轮产生干扰力矩的机理不同 ,磁悬动量轮本身还是存在一些振动源。如何消除这些振动源引起的扰动 ,即磁悬浮动量轮的主动振动控制 ,这是将磁悬浮动量轮应用于航天器姿态控制所要解决的主要问题。本文重点对自适应模型跟踪控制方法进行了介绍 相似文献