專利名稱：一種慣性動量輪高精度控制方法
技術領域：
本發明ー種慣性動量輪高精度控制方法，涉及慣性動量輪轉速的同步測量和未知系統擾動力矩的估計及補償技術，對系統擾動カ矩進行實時地估計并自動抑制，可用于衛星姿態控制執行機構的內部擾動抑制和高精度控制。
背景技術：
慣性動量輪是衛星姿態控制系統的重要執行元件，提高慣性動量輪的性能對衛星姿態控制系統具有重要意義。慣性動量輪本質上是ー個由永磁電機驅動的旋轉體，通過驅動電機對慣性動量輪加、減速產生反作用力矩與衛星本體進行動量交換，從而達到控制衛星姿態的目的。目前，慣性動量輪普遍采用カ矩模式控制，即只實現カ矩指令的電磁力矩復現，而作用在驅動軸上的系統擾動力矩將使慣性動量輪產生附加動量矩，使衛星星體產生附加角速度，直接導致衛星姿態控制精度下降。慣性動量輪系統擾動カ矩主要由三部分組成其一為內阻尼力矩，與轉速大致上成正比，如風阻カ矩、油膜阻力矩和磁阻カ矩等；其ニ為摩擦力矩，其符號隨轉動方向而變； 其三為軸承的噪聲カ矩，對滾珠軸承而言，噪聲主要來自保持架、滾珠和滾道，與潤滑方式及工作狀態有關。內阻尼力矩和噪聲カ矩的量值相對比較小，而且為常值或連續變化量，對系統的影響較??；摩擦力矩數值最大，而且當慣性動量輪從正轉到反轉穿越零點吋，摩擦力矩將會突然反向，量值也會増大一倍以上，其動態特性復雜且具有不確定性，與接觸表面特性、表面粗糙度、軸承溫度、停留時間、電機轉速等均有關。系統擾動力矩是影響慣性動量輪輸出力矩精度的主要原因，現有的解決辦法主要有三種(1)改變系統的結構設計，減少傳動環節，通過提高慣性動量輪的制造エ藝和技木，主要是提高軸承的性能；( 選擇更好的潤滑剤，減小動摩擦和靜摩擦之間的差值；C3)采用速率反饋對反作用飛輪干擾カ矩進行補償。另外，目前應用廣泛的擾動カ矩補償方法主要針對摩擦カ矩進行，雖然有關摩擦建模、摩擦補償的研究已經引起廣泛關注，并取得了ー些成果，但解決程度還遠不能令人滿意。其中，基于摩擦模型的補償方法不足之處在于摩擦模型的選擇、模型參數的確定過程較為繁瑣，同時由于摩擦カ矩是速度的函數，控制效果依賴于速度信號的品質；不基于模型的摩擦補償方法雖然原理簡單，但對摩擦非線性的補償能力有限，補償能力的提高涉及到機械諧振、參數時變等因素；而智能控制的摩擦補償方法雖然不需要對象的數學模型，但各有其優缺點，如神經網絡訓練時間較長、算法實時性較差、系統的暫態響應難以保證，而模糊規則的獲取難度較大，控制結果不理想等。

發明內容
本發明解決的技術問題是克服現有方法存在的不足，針對影響慣性動量輪永磁電機輸出的凈カ矩的未知系統擾動カ矩，提出一種慣性動量輪高精度控制方法，對系統擾動カ矩進行實時地估計和補償，有效地抑制了系統擾動力矩，并提高了慣性動量輪復現力矩指令的精度。
〔0006〕 本發明的技術解決方案是一種慣性動量輪高精度控制方法，其特征在于步驟如 下
〔0007〕 (！)建立慣性動量輪永磁電機實際模型
〔0008〕 根據永磁電機原理有
權利要求
1.一種慣性動量輪高精度控制方法，其特征在于步驟如下(1)建立慣性動量輪永磁電機實際模型，為
2.根據權利要求1所述的ー種慣性動量輪高精度控制方法，其特征在于當前采樣周 期的轉速值由同步測量法計算，為
3.根據權利要求1所述的ー種慣性動量輪高精度控制方法，其特征在于為了滿足
全文摘要
本發明一種慣性動量輪高精度控制方法，通過建立慣性動量輪永磁電機實際模型和名義模型，根據開關式霍爾位置傳感器信號采用同步測量法，計算得到當前采樣周期的轉速值，并將慣性動量輪存在的內阻尼力矩、摩擦力矩以及軸承的噪聲力矩等作為系統總的擾動，將慣性動量輪永磁電機實際模型與名義模型輸出的誤差統一到控制輸入端，通過實時地計算對系統擾動力矩進行等效估計，得到其估計值并在控制輸入端引入等效的擾動補償控制電壓。該方法使慣性動量輪系統擾動力矩得到有效地抑制，顯著提高了慣性動量輪復現力矩指令的精度，而同步測量法在慣性動量輪全轉速范圍內都具有較高的分辨率。
文檔編號G01P3/00GK102540900SQ20121000634
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者劉剛, 張聰, 李光軍 申請人:北京航空航天大學