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《微动量轮高精度滑模变结构控制》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第9期光学精密工程Vo1.23No.92015年9月OpticsandPrecisionEngineeringSept.2015文章编号1004—924X(2015)09—2553-09微动量轮高精度滑模变结构控制王梦,张高飞,尤政,田宁(清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京100084)摘要:基于滑模变结构算法研究了小卫星微动量轮的精确控制。在系统整体控制框架的基础上,对微动量轮动力学模型进行了分析;结合理想模型引入纹波电压、摩擦系数不确定性、扰动力矩等干扰因素,完善了
2、微动量轮动力学模型。设计了等效滑模变结构控制算法,并对控制率参数进行了仿真优化。通过MATIAB仿真,对比分析了滑模变结构控制和常规PI控制在转速控制和力矩控制两种模式下的特性。最后,实验设计了微动量轮样机。仿真结果表明:基于滑模变结构控制的微动量轮转速控制精度达到±0.5r/rain,从0加速到2000r/rain的时间为l8s,均明显优于PI控制。实验结果表明:利用滑模变结构控制的微动量轮转速控制精度达到±0.9r/min,从0加速到2000r/min的时间为26S。上述结果显示:利用滑模变结构
3、控制算法可以有效克服微动量轮控制中的干扰因素,提高转速控制精度和输出力矩稳定度,缩短转速变化响应时问。关键词:小卫星;姿态控制;微动量轮;滑模控制;仿真计算;样机实验中图分类号:V448.22;TP273文献标识码:Adoi:10.3788/OPE.2O152309.2553Highprecisionslidingmodecontrolformicro-momentumwheelWANGMeng—bi,ZHANGGao—fei,YOUZheng,TIANNing(StateKeyLaboratory
4、ofPrecisionMeasurementTechnologyandInstrumentsDepartmentofPrecisionInstrument,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)*C0rr8s0咒gauthor,E-mail:wangmbl020@gmail.tomAbstract:Theprecisioncontrolofamicro—momentumwheelinmicro—satellitewasresearchedbasedonasli
5、dingmodecontrolalgorithm.Onthebasisofthewholecontrolsystemframework,thedynamicmodelofthemicro-momentumwheelwasanalyzed.Combinationoftheidealroode1andconsiderationoftheinterferencefactorssuchasripplevoltage,theuncertaintyoffrictioncoefficient。anddisturb
6、ancetorque,thedynamicmodelofmicro—momentumwheelwasimproved.Then,slidingmodecontrolalgorithmwasdesigned,andsimulationcontrolrateparameterswereoptimized.ThroughMATLABsimulation,slidingmodecontrolandconventionalPIcontrolwerecomparedforthetorauecontrolands
7、peedcontro1.Finally,amicro—momentumwheelprototypewasdesigned.Thesimu1ationresultsshowthatthespeedcontrolprecisionofthemicro—momentumwhee1basedonslidingmodecontrolis-+-0.5r/minanditcanacceleratefrom0to2000r/minin18s,botharemuchbetterthanthatbasedonPIcon
8、tro1.Experimentalresultsdemonstratethatthespeedcontro1precisionofthemicro—momentumwheelbasedonslidingmodecontrolis±0.9r/minanditcanacceleratefrom0to2000r/minin26S.Theseresultsindicatethatslidingmodecontrolalgorithmelfective1vovercomes收稿
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