一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺控制系统

摘要

一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope－CMG)控制系统，包括双框架磁悬浮控制力矩陀螺本体、磁悬浮转子控制单元、内框控制单元、外框控制单元和复合补偿控制单元，复合补偿控制单元又包括前馈补偿器和反馈补偿器，前馈补偿器对转子的惯性耦合扰动力矩和内、外框架的惯性力矩进行前馈补偿，反馈补偿器对陀螺效应扰动力矩影响进行反馈补偿，二者的输出与磁悬浮转子控制单元及内、外框控制单元的输出分别求和作为总控制量，在补偿动框架效应的基础上实现对双框架磁悬浮CMG的稳定控制。本发明通过补偿磁轴承和框架电机输出力矩用于抵消内、外框转动引起的耦合扰动力矩，消除了磁悬浮转子动框架位移，提高了框架和整个双框架磁悬浮CMG的响应速度和精度。

主权项

1、一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺控制系统，包括双框架磁悬浮控制力矩陀螺本体，其特征在于：还包括磁悬浮转子控制单元、内框控制单元、外框控制单元和复合补偿控制单元，其中复合补偿控制单元接收内框角速率给定信号ωgr、外框角速率给定信号ωjr、内框角位移信号uθs、内框角速率信号和外框角速率信号输出磁悬浮转子复合补偿信号$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\alpha fb}}\\ u_{\mathrm{\beta fb}}\end{array}\right],内框复合补偿信号u\theta fb、外框复合补偿信号实现对动框架效应的补偿，磁悬浮转子控制单元接收双框架磁悬浮CMG本体中转子位移传感器输出的转子位移信号$ \left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\alpha s}}\\ u_{\mathrm{\beta s}}\end{array}\right],输出磁悬浮转子控制信号$ \left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\alpha c}}\\ u_{\mathrm{\beta c}}\end{array}\right],内框控制单元接收内框角位移传感器输出的内框角位移信号u\theta s和外部给定的内框角速率给定信号\omega gr，输出内框控制信号u\theta c，外框控制单元接收外框角位移传感器输出的外框角位移信号和外部给定的外框角速率给定信号\omega jr，输出外框控制信号$ \left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\alpha c}}\\ u_{\mathrm{\beta c}}\end{array}\right]与$ \left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\alpha fb}}\\ u_{\mathrm{\beta fb}}\end{array}\right]求和得到磁悬浮转子总控制量$ \left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\alpha cfb}}\\ u_{\mathrm{\beta cfb}}\end{array}\right],u\theta c与u\theta fb求和得到内框总控制量u\theta cfb，与求和得到外框总控制量三个总控制量分别连接到磁轴承功放、内框功放和外框功放，实现对转子、内框、外框的稳定控制，从而实现对整个双框架磁悬浮CMG本体的稳定控制。$$$$$$