反作用飞轮自适应逆控制

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1、哈尔滨工业人学一1一学硕卜学位论义摘要飞轮是三轴卫星姿态控制系统的重要执行元件，提高飞轮系统的性能对卫星姿态控制系统具有重要意义。在飞轮系统中存在儿个干扰因素，影响飞轮控制系统的性能。如飞轮抑制摩擦干扰，飞轮过零力矩波动等。通过合适的线路和控制方法，可以提高飞轮控制系统的性能。本文以“一体化反作用飞轮控制系统设计”实际研发项日为背景，设计了一套反作用飞轮控制器，并对高精度高稳定度反作用匕轮控制进行了系统而深入的研究。首先，本文详细分析了飞轮于扰力矩的机理及影响，重点讨论了吃轮摩擦干扰力矩产生的原因，给出了摩擦力矩的静态和动态模型，为

2、控制器设计奠定了理论基础。之后，又系统阐述了飞轮控制器设计思想，并简单介绍了自适应逆控制系统的基本原理。其次，详细介绍了飞轮控制器的硬件线路，其中包括整体结构和数字控制器，换向逻辑和功率驱动，脉宽调制、线性调整和能耗通道等主要单元。然后，简单介绍了软件算法的实现，给出了工程L实用的算法流程。最后，给出了试验的结果，作了进一步的分析总结。关键词反作用飞轮;飞轮:自适应逆控制哈尔滨工业人学1学硕}学位沦义AbstractFlywheelisanimportantexecutivecomponentofthree-axissatellit

3、eattitudecontrolsystemandtheimprovementofflywheelsystemisspurredbyhighperformancesatellitesattitudecontrolsystem.Therearesomenegativefactstoflywheelsystem,suchasfrictiondisturbancerejectionoftheflywheel,zero-crossingmomentfluctuationoftheflywheel.Thisthesisdescribesthe

4、developmentofthecircuitandcontrollerforahighaccuracyreactionflywheel,whichisasubprojectof"Acompactintegratedreactionflywheel".Basedonthestudyofcharactersofthereactionflywheel,byselectinggooddrivingcircuitandcontroller,theperformanceofflywheelsystemwasimproved.Firstly,t

5、hemechanismoffrictionanditsinfluenceonflywheelmomentareanalyzedindetailespeciallythecauseoffrictionmoment.Boththestaticanddynamicmodelsoffrictionmomentsaregivenwhichisthefoundationofcontrollerdesign.Thenthedesignideaoftheflywheelcontrollerissystematicallyexpoundedandth

6、ebasicprincipleofadaptiveinversecontrolsystemisbrieflyintroduced.Secondly,thecircuitoftheflywheelsystemispresentedwhichincludingthecircuitsoutline,thedigitalcontroller,thecommutator,thedrivingofbrushlessmotorandPWM.Followingthis,thesoftwarealgorithmisintroducedandaprac

7、ticalalgorithmflowchartusedinthesystemisgiven.Finally,thetestresultsaregiven.Keywordsreactionwheel;flywheel;adaptiveinversecontrol哈尔滨_,业人学一「学硕卜学位论文第1章绪论1.1课题背景1957年世界第一颗人造地球卫星上天，标志着人类跨进了空间技术时代。此后40余年，全世界共发射了5000多颗人造卫星。这些11-星在通信、导航、资源探测、气象观测和军事观察等方而发挥着巨大的作用，并己成为各国经济和国防建

8、设的重要组成部分。为保证卫星能完成特定的任务，人们就必须对其进行控制。卫星的控制可分为两大类:轨道控制和姿态控制[1l。卫星是一个比较复杂的控制对象。一般来说，轨道控制与姿态控制密切相关。为实现轨道控制，卫星姿态必须符合要求，也就是说