[发明专利]基于变参数章动阻尼的变速倾侧动量轮进动控制方法

摘要

基于变参数章动阻尼的变速倾侧动量轮进动控制方法，涉及变速倾侧动量轮的运动控制领域。为了解决变速倾侧动量轮由于转子陀螺效应和两维倾侧运动耦合所引起的稳定性和控制精度降低的问题。通过倾侧回路开环实验，分别辨识变速倾侧动量轮在某一确定转速下直轴和交轴控制对象频率特性；通过倾侧回路开环实验，确定系统章动频率与转速的关系，设计章动阻尼器抑制系统的章动失稳；通过倾侧回路开环实验，分别辨识变速倾侧动量轮直轴和交轴控制对象频率特性，根据不同转速下的交轴频率特性确定章动频率，并依此设计变参数章动阻尼器，从而抑制变速倾侧动量轮的章动失稳，基于进动控制原理给出系统的控制结构。提高了变速倾侧动量轮的稳定性和控制精度。

主权项

一种基于变参数章动阻尼的变速倾侧动量轮进动控制方法，其特征在于，所述方法的实现过程为：步骤一、通过倾侧回路开环实验，分别辨识变速倾侧动量轮在某一确定转速下直轴和交轴控制对象频率特性；(a)令变速倾侧动量轮以某转速稳定运行，在倾侧控制回路开环条件下，给变速倾侧动量轮x轴力矩器施加m组不同频率正弦电压，给y轴力矩器施加零电压，测量变速倾侧动量轮x轴和y轴输出倾侧角稳态响应，记录幅值比和相位差分别为φix、φiy、θix、θiy，i＝1,...,m；x轴表示直轴，y轴表示交轴；(b)根据步骤(a)所得的不同频率下φix和θix数据得到系统在该转速条件下直轴控制对象频率特性，根据不同频率下φiy和θiy数据得到系统在该转速条件下交轴控制对象频率特性；步骤二、通过倾侧回路开环实验，确定系统章动频率与转速的关系，设计章动阻尼器抑制系统的章动失稳；(a)令变速倾侧动量轮以转速ωj稳定运行，j＝1,2,...,n(n组转速)，在倾侧控制回路开环条件下，给变速倾侧动量轮x轴力矩器施加p组不同频率正弦电压，给y轴力矩器施加零电压，测量变速倾侧动量轮y轴输出倾侧角稳态响应，记录在转速ωj下的幅值比和相位差分别为φjk、θjk，k＝1,2,...,p；(b)在步骤(a)中转速ωj下频率特性的谐振峰对应的频率点，即为该转速对应的章动频率fnj；(c)根据步骤(b)得到的不同转速ωj对应的章动频率fnj，利用最小二乘法线性拟合，得到章动频率随转速的变化关系fn(ω)；(d)基于步骤(c)拟合的章动频率，设计变参数章动阻尼器Cn‑damp(s)，由一个或多个二阶陷波器串联组成，由一个二阶陷波器组成的变参数章动阻尼器如式(1)所示，其中心频率为待抑制章动频率，Cn-damp(s)=s2+as+(2πfn(ω))2s2+bs+(2πfn(ω))2---(1)]]>由多个二阶陷波器组成的变参数章动阻尼器如下式所示：Cn‑damp(s)＝Cnd1(s)Cnd2(s)Cnd3(s)…其中Cn‑damp(s)为变参数章动阻尼器的传递函数，s为拉普拉斯算子，a/b表示陷波器的陷波深度，b表示陷波器的陷波宽度；步骤三、得到章动阻尼器后，基于进动控制原理确定变速倾侧动量轮系统的进动控制结构，再根据进动控制结构对变速倾侧动量轮进行控制。