检索结果-内蒙古大学图书馆

中国空间科学技术 2010年第6期30卷 1-10页

作者：金磊徐世杰北京航空航天大学宇航学院北京100191

单框架控制力矩陀螺(SGCMG)框架伺服系统内部存在的各种干扰会严重影响陀螺的力矩输出精度。为了实现力矩输出的高精度控制,需要对框架伺服系统进行精确动力学建模与控制。通过对作用于航天器上SGCMG的详细动力学分析,建立了框架伺服系... 详细信息

单框架控制力矩陀螺(SGCMG)框架伺服系统内部存在的各种干扰会严重影响陀螺的力矩输出精度。为了实现力矩输出的高精度控制,需要对框架伺服系统进行精确动力学建模与控制。通过对作用于航天器上SGCMG的详细动力学分析,建立了框架伺服系统动力学模型,其中考虑了动静不平衡干扰力矩以及摩擦力矩。基于正弦永磁同步电机,利用自抗扰理论设计了框架伺服系统内外环控制器。仿真结果表明,在忽略转子不平衡所引起的高频干扰力矩的前提下,此控制器能对内外环存在的所有建模及未建模干扰进行准确估计和补偿,保证了框架的高精度控制。通过仿真还得到了转子不平衡对框架控制精度的影响量级,将为进一步研究如何抑制不平衡振动提供参考依据。

关键词：控制力矩陀螺框架伺服系统动力学摩擦力矩自抗扰航天器

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双框架MSCMG框架伺服系统的动力学解耦及扰动补偿

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航空学报 2016年第3期37卷 916-927页

作者：崔培玲杨珊李海涛北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083 北京航空航天大学惯性技术国家级重点实验室北京100083

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)框架伺服系统是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统,针对耦合力矩对框架系统速率伺服性能的影响,以及框架系统动力学解耦之后存在残余耦合、卫星运动引起的牵连力矩和非线性摩擦的问题,提出了微分几... 详细信息

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)框架伺服系统是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统,针对耦合力矩对框架系统速率伺服性能的影响,以及框架系统动力学解耦之后存在残余耦合、卫星运动引起的牵连力矩和非线性摩擦的问题,提出了微分几何法与扩张状态观测器(ESO)相结合的高精度控制方法,在线性化解耦的基础上对残余耦合、牵连力矩及非线性摩擦进行观测补偿以提高框架伺服系统解耦及速率跟踪性能。仿真结果表明、由耦合力矩引起的内、外框架速率波动最大值分别从0.18(°)/s和0.12(°)/s减小到5×10-3(°)/s和4×10-3(°)/s,内、外框架正弦角速度跟踪误差分别从0.18(°)/s和0.19(°)/s减小到0.005(°)/s和0.004(°)/s。所提出的方法实现了框架伺服系统的动力学解耦以及非线性摩擦和牵连力矩的补偿,提高了框架系统的解耦性能和速率伺服精度。

关键词：扰动补偿动力学解耦框架伺服系统微分几何法扩张状态观测器

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基于逆系统方法的DGMSCMG框架伺服系统解耦控制研究

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自动化学报 2013年第5期39卷 502-509页

作者：陈晓岑周东华陈茂银清华大学自动化系北京100084 军械工程学院电子与光学工程系石家庄050003

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(Double-gimbal magnetically suspended control moment gyroscope,DGMSCMG)的框架伺服系统是一个多变量、非线性且强耦合的复杂系统.为了进一步提高框架伺服系统的控制精度,本文提出了一种基于电流模式的动... 详细信息

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(Double-gimbal magnetically suspended control moment gyroscope,DGMSCMG)的框架伺服系统是一个多变量、非线性且强耦合的复杂系统.为了进一步提高框架伺服系统的控制精度,本文提出了一种基于电流模式的动态逆系统解耦方法,通过对功放系统的动态补偿有效克服了未建模动态对解耦性能的影响,采用自适应滑模控制器有效提高了系统的跟踪特性.

关键词：双框架磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统动力学耦合动态逆解耦动态补偿

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带有摩擦非线性的CMG框架伺服系统有限时间自适应鲁棒控制

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控制与决策 2019年第4期34卷 885-890页

作者：王璐郭毓姚伟吴益飞郭健南京理工大学自动化学院南京210094

针对控制力矩陀螺框架伺服系统中存在的摩擦非线性及不确定性等问题,提出一种基于终端滑模的有限时间自适应鲁棒控制律,确保闭环控制系统跟踪误差能够在有限时间内快速收敛到包含原点在内的任意小邻域内.通过对不确定参数的在线估计提... 详细信息

针对控制力矩陀螺框架伺服系统中存在的摩擦非线性及不确定性等问题,提出一种基于终端滑模的有限时间自适应鲁棒控制律,确保闭环控制系统跟踪误差能够在有限时间内快速收敛到包含原点在内的任意小邻域内.通过对不确定参数的在线估计提高系统对参数变化的鲁棒性,并抑制外部干扰及摩擦非线性带来的不利影响.采用Lyapunov稳定性理论对闭环控制系统的稳定性进行分析并证明.通过对陀螺框架伺服控制系统进行仿真来验证所提出的控制律的有效性.

关键词：控制力矩陀螺框架伺服系统有限时间自适应控制摩擦非线性

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DGCMG框架伺服系统摩擦力矩建模及辨识

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振动．测试与诊断 2014年第6期34卷 1001-1007,1165页

作者：李红杭影韩邦成李海涛北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

为了减小强陀螺效应条件下双框架控制力矩陀螺(double gimbal control moment gyroscope,简称DGCMG)框架伺服系统的非线性摩擦力矩对框架伺服系统控制精度的影响,提出了一种对DGCMG框架伺服系统非线性摩擦力矩精确建模和辨识的方法。分... 详细信息

为了减小强陀螺效应条件下双框架控制力矩陀螺(double gimbal control moment gyroscope,简称DGCMG)框架伺服系统的非线性摩擦力矩对框架伺服系统控制精度的影响,提出了一种对DGCMG框架伺服系统非线性摩擦力矩精确建模和辨识的方法。分析了DGCMG框架伺服系统的动力学方程,在研究内、外框架摩擦力矩随内外框架角速度和陀螺力矩变化规律的基础上,建立了内、外框架摩擦力矩精确的数学模型,并用控制力矩陀螺的实际参数和实验采集数据对摩擦力矩模型参数进行了遗忘因子递推最小二乘法辨识。实验结果验证了所建模型的正确性和辨识结果的准确性,有助于补偿DGCMG框架伺服系统的非线性摩擦力矩,提高框架伺服系统的控制精度。

关键词：双框架控制力矩陀螺框架伺服系统摩擦模型参数辨识遗忘因子递推最小二乘法

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基于视觉测量技术的控制力矩陀螺框架伺服系统标定研究

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光学技术 2020年第1期46卷 89-95页

作者：汪李娜崔希民范生宏王强郑慧中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京10083 北京普达迪泰科技有限公司北京100083 天津师范大学地理与环境科学学院天津300387

控制力矩陀螺作为航天器姿态控制的一个重要部分,对其输出力矩的速度及精度要求越来越高。目前,对于高精度的框架控制性能进行标定和验证,大都是依靠控制力矩陀螺自身角度位置传感器进行评价,精度存在一定的误差。针对这种情况,设计了... 详细信息

控制力矩陀螺作为航天器姿态控制的一个重要部分,对其输出力矩的速度及精度要求越来越高。目前,对于高精度的框架控制性能进行标定和验证,大都是依靠控制力矩陀螺自身角度位置传感器进行评价,精度存在一定的误差。针对这种情况,设计了一种独立于控制力矩陀螺的视觉测量标定方式。在力矩陀螺上安装6个测量靶标,靶标在相机成像平面上呈现出由离散点组成的圆弧,对标志点中心进行定位,获得高精度像元提取精度,进一步处理得到二维像点坐标,拟合出圆心和半径;根据相片上像点位置及时间信息,计算得出控制力矩陀螺在不同时刻的角速度。采用快速傅里叶变换对角度信息进行处理,得到频率和相应的幅值,根据幅值计算框架绝对稳定度及相对稳定度,最后对框架角速度控制精度和角速度稳定度进行分析。试验表明,角速度绝对稳定度不低于0.02,相对稳定度不低于0.7%,且随着角度的增大稳定度逐渐提高;角位置测量精度经过实验验证可以达到1″,满足控制力矩陀螺高精度标定要求。

关键词：视觉测量快速傅里叶变换控制力矩陀螺框架伺服系统标定

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一种CMG框架伺服系统的改进自抗扰控制策略

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航天控制 2022年第1期40卷 42-49页

作者：赵文鹏刘昆中山大学航空航天学院广州510006

针对传统线性自抗扰控制器(LADRC)无法有效抑制控制力矩陀螺(CMG)框架伺服系统中存在的周期性高频扰动的问题,利用周期性高频扰动的先验信息对LADRC中的线性扩张状态观测器(LESO)进行了状态重构,通过带宽法整定了状态增益。仿真结果表明... 详细信息

针对传统线性自抗扰控制器(LADRC)无法有效抑制控制力矩陀螺(CMG)框架伺服系统中存在的周期性高频扰动的问题,利用周期性高频扰动的先验信息对LADRC中的线性扩张状态观测器(LESO)进行了状态重构,通过带宽法整定了状态增益。仿真结果表明,经过改进的LADRC在抑制周期性扰动方面效果显著,基本消除了周期性高频扰动造成的CMG框架伺服电机转速波动,使系统跟踪性能进一步提升。

关键词：控制力矩陀螺框架伺服系统线性自抗扰控制周期性扰动

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控制力矩陀螺框架伺服系统控制策略研究

控制力矩陀螺框架伺服系统控制策略研究

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作者：刘训北京理工大学

学位级别：硕士

2011年,我国已经将单框架控制力矩陀螺(SGCMG)成功运用在“天宫一号”目标飞行器上,未来会进一步运用于我国的空间实验室和空间站项目。鉴于SGCMG框架伺服系统在航天器平台上会受到各类扰动,其伺服控制性能也会受到影响。本论文围绕SGCM... 详细信息

2011年,我国已经将单框架控制力矩陀螺(SGCMG)成功运用在“天宫一号”目标飞行器上,未来会进一步运用于我国的空间实验室和空间站项目。鉴于SGCMG框架伺服系统在航天器平台上会受到各类扰动,其伺服控制性能也会受到影响。本论文围绕SGCMG框架伺服系统的干扰分析与控制策略优化设计展开研究,主要研究工作有以下四个方面:本文简要分析了陀螺的定轴性、进动性以及反力矩效应三类特性,研究了三类特性在SGCMG工作原理和干扰中扮演的角色。合理选择表贴式永磁同步电机(PMSM)为框架伺服系统的执行机构,并建立PMSM相关数学模型,构造基于空间矢量脉宽调制控制的框架伺服系统。本文开展了SGCMG框架伺服系统控制性能的扰动分析,主要有航天器传递到框架上的低频干扰、陀螺转子不平衡振动产生的高频干扰、框架轴承摩擦、电机本体的力矩波动以及伺服控制器的各类误差。设计滑模扰动观测器对低频干扰力矩进行干扰观测并进行了仿真分析。针对高速转子因不平衡振动产生的高频力矩干扰建模分析。完成框架轴承摩擦建模分析。本文开展了SGCMG框架伺服系统控制优化策略的研究,采用前馈补偿策略,设计了一种基于速度及加速度前馈补偿和摩擦前馈补偿的控制系统,提升了系统的响应频率、跟踪精度和抗干扰能力。为了进一步强化控制性能,采用反步法和滑模控制策略来设计控制系统,设计中加入了时变项、开关自适应增益和扰动观测以增强控制器的鲁棒性。针对两种控制策略中涉及的惯量进行参数辨识。通过仿真对比实验依次分析以上策略的有效性。本文针对伺服控制器的各类误差完成框架伺服控制器的硬件设计、软件设计、上位机操作软件设计并加以实现。基于控制器搭建实验平台,在平台上进行PI控制策略和反步时变滑模控制策略的对比实验,并分析控制策略的伺服控制性能。

关键词：控制力矩陀螺框架伺服系统表贴式永磁同步电机振动干扰前馈补偿反步时变滑模控制

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控制力矩陀螺框架伺服系统的复合抗干扰控制研究

控制力矩陀螺框架伺服系统的复合抗干扰控制研究

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作者：张丽娜北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,空间站各舱段、高分辨率对地遥感卫星系统等航天器的建设为我国经济建设、军事、科研等提供了重要支撑。随着航天器所承担的任务趋于多元且结构趋于复杂,对其姿态控制系统的精度、稳定性和敏捷性提出更高要求。相比于传统的喷气... 详细信息

近年来,空间站各舱段、高分辨率对地遥感卫星系统等航天器的建设为我国经济建设、军事、科研等提供了重要支撑。随着航天器所承担的任务趋于多元且结构趋于复杂,对其姿态控制系统的精度、稳定性和敏捷性提出更高要求。相比于传统的喷气推进系统和飞轮系统,控制力矩陀螺(Control Moment Gyro,CMG)系统以大输出力矩,高能效比和低功耗成为航天器首选的惯性执行机构。CMG主要由高速转子系统和框架伺服系统组成,其输出力矩精度由框架角速度的精度决定,因此保证CMG框架伺服系统具备良好的伺服性能至关重要。此外,由于CMG所处的工作环境复杂多变以及系统结构的特殊性,框架伺服系统中往往存在多源干扰与不确定性,各扰动交联激发降低系统的控制精度,严重影响航天器的姿态控制精度,因此研究在复杂干扰和约束下CMG框架转速的高性能控制问题极具挑战性。基于此,本文重点研究基于干扰观测器的CMG框架伺服系统复合抗干扰控制方法,主要创新点和贡献如下: (1)研究了具有未知耦合干扰的CMG框架伺服系统复合抗干扰控制问题。针对系统中难以建立精准表征模型的耦合干扰可将其视为集总干扰,以便后续处理;首先构造扩张状态观测器估计未知耦合干扰;结合干扰估计结果,设计快速终端滑模控制器,提出有限时间复合抗干扰控制策略。仿真验证所提出控制策略保证系统速度跟踪误差有限时间收敛的优越性。 (2)研究了具有电流约束和不匹配干扰的CMG框架伺服系统精细抗干扰控制问题。根据多源干扰的先验模型信息是否已知对其分类分析,一类为转子不平衡干扰力矩,另一类包括非线性摩擦力矩,陀螺仪转矩和齿槽转矩;针对上述两类干扰分别设计干扰观测器和自适应滑模干扰观测器对其精细估计,提出新型自适应精细干扰观测器;结合多源干扰估计结果,设计非级联结构下的有限时间电流约束强抗扰控制器抑制不匹配干扰。半物理仿真验证所提出控制策略在有限时间内提升系统速度跟踪精度同时满足电流约束的优越性。 (3)研究了有限算力下具有多频带干扰的CMG框架伺服系统精细抗干扰控制问题。基于已建立的多源干扰表征模型,通过实验测试对系统所受干扰进行精细地分类分析;基于分析结果,在复合分层抗干扰控制框架的启发下分别设计峰值滤波器和干扰观测器来抑制高频干扰,并补偿低频干扰,所构建的复合控制策略在保证比例-积分控制策略优势的同时提升了系统抗干扰与不确定性的能力。实验验证所提出控制策略提升系统速度跟踪性能的优越性。图39幅,表10张,参考文献106篇。

关键词：框架伺服系统多源干扰复合抗干扰控制精细干扰观测器

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单框架控制力矩陀螺框架伺服系统扰动因素分析

单框架控制力矩陀螺框架伺服系统扰动因素分析

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第二届高分辨率对地观测学术年会

作者：孙丹峰申友涛周华俊上海航天控制技术研究所上海200233

本文针对单框架控制力矩陀螺(single gimbal control momentgyroscope,缩写为SGCMG)框架伺服系统的性能要求,深入分析了主要扰动因素--轴承摩擦力矩、动量轮转子不平衡等对伺服性能的影响,提出了前馈补偿法降低摩擦力矩对系统响应时间... 详细信息

本文针对单框架控制力矩陀螺(single gimbal control momentgyroscope,缩写为SGCMG)框架伺服系统的性能要求,深入分析了主要扰动因素--轴承摩擦力矩、动量轮转子不平衡等对伺服性能的影响,提出了前馈补偿法降低摩擦力矩对系统响应时间影响的方法,采用频域法分析了实际系统对转子不平衡量干扰的衰减程度,为转子动平衡设计提供理论依据.最后,对框架系统的相关性能指标进行了仿真验证.

关键词：航空卫星单框架控制力矩陀螺框架伺服系统扰动分析

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