磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承低功耗自适应控制

1144766066 · 发表于 2022-5-13 19:50:50

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航天器姿态控制的关键执行机构是控制力矩陀螺（CMG），而采用磁悬浮轴承是高速转子理想的支承方式，相比常规的机械轴承支承，可以根本上解决摩擦和振动的题目。磁轴承-转子系统不仅具有高精度、长寿命、高转速等突出优点，而且在可靠性、体积等方面存在优势。但是相比机械CMG，磁悬浮CMG（MSCMG）面临的突出题目是磁轴承功耗题目。MSCMG采用永磁偏置磁悬浮降低了静浮的功耗，但是采用定气隙控制时，磁轴承铜耗与输出力矩成平方关系增大。本文针对控制力矩陀螺磁轴承-转子系统的低功耗控制进行了相关的方法及实验研究，实现了针对输出力矩时的低功耗自适应控制。本文的主要内容包括：1.首先在磁轴承-转子系统模型的基础上，分析了输出力矩时磁轴承功耗增加的原因，为进一步研究磁轴承低功耗控制方法提供了依据。2.在轴向磁轴承通道上，采用基于电流积分的方法进行了低功耗控制，能有效降低功耗。从控制器选择的角度，分析了电流积分小闭环反馈不适用于现有MSCMG轴向磁轴承的题目，提出了一种轴向磁轴承的低功耗控制方法，自适应调整转子悬浮位置，降低功耗，并进行了仿真分析和参数讨论，并分析了采用该方法对系统的影响。3.结合轴向通道低功耗控制，提出了MSCMG磁轴承的径向通道的低功耗自适应控制方法，利用永磁偏置混合磁轴承的位移负刚度降低功耗。通过仿真对低功耗控制器的参数进行了讨论，同时分析了该方法对系统输出力矩的影响。4.最后，以上述控制方法理论研究为基础，结合实际进行了相关的实验研究。在轴向通道实验，验证了轴向自适应低功耗控制方法的有效性。径向通道输出力矩时的对比实验，验证了径向通道低功耗自适应控制方法降低磁轴承功耗的有效性。关键词：磁悬浮控制力矩陀螺，磁轴承，低功耗，永磁偏置磁轴承，自适应

磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承低功耗自适应控制

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