采用自适应PI控制的单框架控制力矩陀螺角动量飞轮系统的设计

作     者：陈茂胜 金光 安源 武俊峰 张刘 曲宏松 CHEN Mao-sheng;JIN Guang;AN Yuan;WU Jun-feng;ZHANG Liu;QU Hong-song

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2011年第19卷第5期

页      面：1075-1081页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2007AA12Z113) 

主　　题：角动量飞轮 角速度波动 无刷直流电机 自适应PI控制 

摘      要：设计了单框架控制力矩陀螺中的角动量飞轮分系统以提高卫星姿态控制精度。首先,从理论上分析了角动量飞轮的角速度波动对单框架控制力矩陀螺输出力矩的影响,得到当期望转速为5 000r/min且力矩波动0.002Nm时,角速度波动应小于5r/min的结论。然后,采用无刷直流电机驱动角动量飞轮,利用FPGA实现控制驱动电路,并设计自适应PI控制律以跟踪期望角速度。实验结果显示:从静止状态跟踪5 000r/min期望转速,达到稳定状态耗时25s,超调量15r/min,稳态精度为2r/min。通过对上位机实时采集转速数据进行分析,验证了动量飞轮分系统设计的合理性,表明其能够满足单框架控制力矩陀螺对角动量飞轮分系统的设计要求,降低了角速度波动对输出力矩的影响,进而能够提高卫星对地观测时的平台控制精度。