基于扩张状态观测器的DGMSCMG框架伺服系统振动抑制方法

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1、第3l卷第6期航空学报V01．31No．620lO年6月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJune2010文章编号：1000-6893(2010)06—1213-07基于扩张状态观测器的DGMSCMG框架伺服系统振动抑制方法李海涛h2，房建成h2(1．北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)(2．北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京100191)StudyonSystemVibrationSuppressionMethodBase

2、donESoUsedinGimbalServoSystemofDGMSCMGLiHaita01“．FangJianchen91’2(1．SchoolofInstrumentScienceandOpto-electronicsEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)(2．KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefenseofNovelInertial

3、InstrumentandNavigationSystemTechnology，BeijingUniversityofAeronanticsandAstronautics，Beijing100191，China)摘要：针对带有谐波减速器的双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架系统存在较低频率谐振点的问题，提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)振动抑制的控制方法。在谐波减速器的输入端和输出端分别设计三阶扩张状态观测器，通过电机及负载端的角位置信号不但能够估计电机和负载的角速率，而且可以比较准确地估计到扭转刚

4、度的非线性变化及外部扰动力矩引起的综合扰动，通过反馈及前馈补偿对综合扰动进行抑制。设计的基于扩张状态观测器的控制器抑制了框架伺服系统的振动、提高了框架的速率输f“精度。仿真及实验结果表明了该控制算法是有效的并具有较强的鲁棒性。关键词：DGMSCMG；扩张状态观测器；综合扰动；谐波减速器；刚度中图分类号：V242．44；TP271．9文献标识码：AAbstract：Inviewoftheproblemoflow-frequencyresonancepointexistinginthedoublegimbalmagn

5、eticallysuspendedcontrolmomentgyro(DGMSCMG)systemwithharmonicdrive，avibrationsuppressioncontrolmethodbasedontheextendedstateobserver(ESO)ispresented．Third-orderESOsareseparatelydesignedattheinputsideandtheoutputsideoftheharmonicdrive．Notonlytheangularrateofmo

6、torandload，butalsothenon-linearvariationoftorsionalstiffnessandintegrateddisturbancededucedfromouterdisturbancemo—mentcanbeestimatedaccuratelybytheangularpositionsignalofthemotorandloadside．Theintegrateddis—turbancecanbesuppressedbyfeed··backandfeed-forwardco

7、mpensation．Thenewcontrollersuppressesthevi·-brationofgimbalservosystemandimprovesangularprecisionofthegimbal．Simulationandexperimentalre—suitsshowthecontrolalgorithmproposedinthisarticleisfeasibleandhasstrongrobustness．Keywolds：DGMSCMG；extendedstateobserver；c

8、ombineddisturbance；harmonicdrive；stiffness控制力矩陀螺是大型航天器进行姿态控制的惯性执行机构，通过动量交换产生内部力矩对航天器进行姿态控制【1]。磁悬浮控制力矩陀螺由于高速转子无摩擦、振动可控，具有长寿命、高精度的特点。双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSC—MG)不仅具有双框架的控制律设计简单、使用个数少和整体性价比高的特点，而且