控制理论与应用

作者：夏长峰,蔡远文,任元,贾蕊溪,李楠

单位：西安卫星测控中心,航天工程大学研究生院,航天工程大学宇航科学与技术系,人因国防工程重点实验室,部队

关键词：磁悬浮控制敏感陀螺; 洛伦兹力磁轴承; 强陀螺效应; 稳定控制; 滤波交叉反馈

基金：国家自然科学基金(51475472, 51605489, 61803383)；

为克服强陀螺效应对高速磁悬浮控制敏感陀螺(MSCSG)转子偏转通道稳定性的影响, 提出一种基于分散PID结合滤波交叉反馈的数字控制方案. 根据洛伦兹力磁轴承支承的转子偏转系统结构特点, 建立了MSCSG转子偏转动力学模型; 利用所建立模型分析了两径向偏转自由度间的耦合特性, 并提出在PID控制器的基础上, 引入滤波交叉反馈来抑制径向偏转通道中的陀螺效应; 搭建了以DSP和FPGA为核心的数字控制系统, 并采用双线性变换将所提出的控制方法进行数字化实现. 采用根轨迹法对所提出控制方法的稳定性进行了分析, 通过实验比较了引入滤波交叉反馈控制前后转子偏转通道的稳定性. 实验结果表明, 分散PID 控制条件下MSCSG 转子在转速为3200 r/min时失稳, 而引入滤波交叉反馈后, 转子转速升至5000 r/min后仍可稳定运行. 实验结果验证了所提出稳定控制方法对强陀螺效应的抑制作用.

来源：2020年第7期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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