[发明专利]一种磁悬浮飞轮三自由度动量交换控制方法

摘要

一种磁悬浮飞轮三自由度动量交换控制方法，包括以下二个基本步骤：(1)确定进动控制力矩；(2)确定同轴耦合补偿力矩。本发明使磁悬浮飞轮在本身具有的轴向动量交换功能的基础上具有了径向二自由度动量交换功能。本发明使单个磁悬浮飞轮即可实现传统的航天器三轴稳定姿态控制系统中三个飞轮的三自由度动量交换，减小了卫星等航天器姿态控制系统的体积、重量和功耗。

主权项

1、一种磁悬浮飞轮三自由度动量交换控制方法，其特征在于步骤如下：①确定进动控制力矩取姿态控制指令和作为输入量，以磁悬浮飞轮进动控制力矩P_x和P_y为输出量建立进动控制模块(1)，确定进动控制力矩：Px=β·HPy=-α·H]]>其中，和为姿态控制指令，其含义为磁悬浮飞轮绕X轴和Y轴的偏转角速率，P_x和P_y为磁悬浮飞轮绕X轴和Y轴的进动控制力矩，H为磁悬浮飞轮转子沿Z轴的角动量；②确定同轴耦合补偿力矩以进动控制模块(1)输出的磁悬浮飞轮绕X轴和Y轴的进动控制力矩P_x和P_y为输入量，磁悬浮飞轮绕X轴和Y轴的姿态控制力矩M_x和M_y为输出量，建立同轴耦合补偿模块(2)，确定磁悬浮飞轮绕X轴和Y轴的姿态控制力矩M_x和M_y：Mx=Px+ΔPxMy=Py+ΔPy]]>其中ΔP_x和P_y为磁悬浮飞轮绕X轴和Y轴的同轴耦合补偿力矩，J_e为磁悬浮飞轮转子的赤道转动惯量；同轴耦合补偿力矩ΔP_x和ΔP_y用于对磁悬浮飞轮转子动力学模型(3)中的同轴耦合项进行补偿，即由进动控制力矩P_x和P_y分别与同轴耦合补偿系数和作积，得到同轴耦合补偿力矩ΔP_x和P_y：ΔPx=Py·JesHΔPy=Px·-JesH]]>其中s表示拉普拉斯算子，用于微分方程的拉普拉斯变换。