专利名称：一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法
技术领域：
本发明涉及一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，属于航天控制技术领域，可用于航天器姿态控制系统。
背景技术：
磁悬浮惯性执行机构是敏捷机动卫星等航天器实现姿态控制的一类关键执行机构，由于其高速陀螺转子采用磁轴承支承方式，具有无摩擦、无需润滑、可进行主动振动抑制等特点，因而是实现高精度、长寿命和快速机动姿态控制的有效解决方案。磁悬浮惯性执行机构高速陀螺转子采用五自由度永磁偏置混合磁轴承支承，当航天器机动时，由于高速转子转轴具有定轴性，磁轴承控制系统通过控制线圈电流，产生相应的电磁力来阻止陀螺转子与陀螺房产生相对运动，保证其悬浮在间隙中心。由于采用特有的主动磁轴承支承方式，因而磁悬浮惯性执行机构不但具有力矩执行功能，也兼有姿态测量功能。当工作在姿态测量功能时，利用外界姿态角速率与磁轴承控制系统各控制通道的轴承线圈驱动电流和悬浮转子的位移信号关系，得到航天器的姿态角速度。当前，国内外关于对磁悬浮惯性执行机构的应用研究，都是针对系统运行在力矩输出功能状态，如磁轴承高精度稳定控制、框架伺服系统高精度控制、陀螺群输出力矩特性建模、奇异性分析等方面。目前，还没对磁悬浮惯性执行机构在姿态测量功能下航天器姿态角速度的精确测量展开应用研究。本发明针对目前的技术空白，首次提出了一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，精确确定的航天器姿态角速度，从而为降低航天器姿态控制系统体积、重量，增加系统的冗余性，实现双框架磁悬浮控制力矩姿态测量与姿态控制一体化提供了技术基础。
发明内容
本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，利用磁悬浮惯性执行机构的姿态测量功能，提供一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，能够降低航天器姿态控制系统体积、重量，增加系统的冗余性，而且能够实时得到高精度的航天器姿态角速度。本发明的技术解决方案是一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，包括以下步骤( I)计算径向磁轴承各控制通道对应的磁轴承力
权利要求
1. 一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，其特征在于通过如下步骤实现 (1)计算径向磁轴承各控制通道对应的磁轴承力
2.根据权利要求I所述的一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，其特征在于所述步骤(4)中PID控制器的传递函数G。为
3.根据权利要求I所述的一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，其特征在于所述步骤(4)中所述功放模块的传递函数的Gw为
4.根据权利要求I所述的一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，其特征在于所述步骤(4)中转子动力学模块的传递函数Gg为 Gg= (MsXs)-1 其中
5.根据权利要求I所述的一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，其特征在于所述步骤(4)中位移传感器模块的传递函数Ks为Ks = ksI4 其中ks为传感器灵敏度系数。
全文摘要
一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，在基于主动磁轴承的姿态测量系统建模的基础上，考虑了轴承力中位移刚度项对角速度姿态测量的影响，针对测量所得的两轴航天器姿态角速度之间的动态耦合和静态误差，提出了一种两轴姿态角速度动态解耦、静态补偿网络设计方法。本发明简单实用，基于主动磁轴承的姿态测量系统对航天器姿态角速度具有较好的跟踪能力，实时得到高精度的航天器姿态角速度，为实现磁悬浮惯性执行机构的姿态测量与姿态控制一体化奠定了基础。
文档编号G01P3/00GK102830242SQ201210295988
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者郑世强, 韩邦成, 李海涛, 房建成 申请人:北京航空航天大学