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陀螺仪有源磁悬浮控制系统的设计与实现

天津大学学报 2008年第8期41卷 937-940页

作者：韩剑辉许镇琳赵承利天津大学电气与自动化工程学院天津300072 天津航海仪器研究所天津300131

为克服液浮陀螺仪在动态工作情况下精度的不确定性,提高陀螺仪的动态性能和稳定性,设计了一种有源磁悬浮数字控制系统.该系统利用相关解调技术解算反馈控制数据,实现液浮陀螺仪浮子在三维空间中快速精确定中.实验证明,该方案设计先进可... 详细信息

为克服液浮陀螺仪在动态工作情况下精度的不确定性,提高陀螺仪的动态性能和稳定性,设计了一种有源磁悬浮数字控制系统.该系统利用相关解调技术解算反馈控制数据,实现液浮陀螺仪浮子在三维空间中快速精确定中.实验证明,该方案设计先进可行,采用有源磁悬浮系统的液浮陀螺仪24,h随机漂移为0.000,6/°,h.

关键词：有源磁悬浮闭环数字信号处理器(DSP) 陀螺仪

三浮陀螺仪径向有源磁悬浮位置检测建模与优化设计

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中国惯性技术学报 2018年第6期26卷 812-816页

作者：吴辽杨孟兴王卿樊理申志刚中国航天科技集团第十六研究所西安710100

针对三浮陀螺仪有源磁悬浮系统位置检测精度低,制约了陀螺浮子高精度悬浮目标的实现,陀螺精度的进一步提升受到了限制这一问题,结合陀螺磁悬浮的应用环境和结构特点,建立了八极式外转子径向磁悬浮元件的位置检测数学模型。基于该模型对... 详细信息

针对三浮陀螺仪有源磁悬浮系统位置检测精度低,制约了陀螺浮子高精度悬浮目标的实现,陀螺精度的进一步提升受到了限制这一问题,结合陀螺磁悬浮的应用环境和结构特点,建立了八极式外转子径向磁悬浮元件的位置检测数学模型。基于该模型对元件设计的核心参数绕组匝数、定子外径、零位气隙等进行了优化,使元件在-15～15?m区间内位置检测灵敏度提高了23%,非线性误差降低16%。在此基础上对有源磁悬浮的控制算法进行了调整。仿真与实验结果表明优化后径向磁悬浮输出力学性能有所提升,在输出轴向上和马达轴向上两种姿态下陀螺固定位置漂移平均减小30%～50%,提出的建模与优化设计方法有效地提高了三浮陀螺精度。

关键词：三浮陀螺仪有源磁悬浮位置检测模型优化设计

H_∞控制器在变参数有源磁悬浮系统中的应用

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中国惯性技术学报 2010年第4期18卷 476-481,486页

作者：王智奇宁燕张毅林强齐雅红天津航海仪器研究所天津300131

建立了液浮陀螺仪浮子有源磁悬浮控制模型,深入地分析了其结构组成及工作原理。针对所建立的数学模型对各个结构参数进行了鲁棒性分析研究,得出了系统鲁棒稳定性对各个参数的要求。在此基础上,建立了系统工作的状态方程,对变参数的阻尼... 详细信息

建立了液浮陀螺仪浮子有源磁悬浮控制模型,深入地分析了其结构组成及工作原理。针对所建立的数学模型对各个结构参数进行了鲁棒性分析研究,得出了系统鲁棒稳定性对各个参数的要求。在此基础上,建立了系统工作的状态方程,对变参数的阻尼系统进行了分析研究,设计了满足系统动态性能和鲁棒稳定性要求的H∞控制器。最后分别对初始系统和校正系统进行了仿真研究,仿真结果表明,H∞控制器提高了阻尼在一定范围内变化的磁悬浮系统的鲁棒控制性能,增强了系统的抗干扰能力和动态特性。

关键词：液浮陀螺仪有源磁悬浮鲁棒稳定性 H∞控制

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模糊控制理论在有源磁悬浮系统中的应用

中国惯性技术学报 2010年第2期18卷 214-218,224页

作者：李德才王智奇曾元鉴赵丙权天津航海仪器研究所天津300131 海军驻广州427厂军代表室广州510715

建立了陀螺浮子磁悬浮数学模型,对该系统进行了MATLAB仿真并分析了该系统的刚度和阻尼特性。在此基础上,计算了满足刚度和阻尼特性的PID控制器参数,仿真结果表明,基于刚度和阻尼特性的PID控制器能够基本满足系统的要求,但响应时间过长... 详细信息

建立了陀螺浮子磁悬浮数学模型,对该系统进行了MATLAB仿真并分析了该系统的刚度和阻尼特性。在此基础上,计算了满足刚度和阻尼特性的PID控制器参数,仿真结果表明,基于刚度和阻尼特性的PID控制器能够基本满足系统的要求,但响应时间过长。因此进行了模糊控制理论在磁悬浮系统中的研究,提出了模糊-PID控制。以经典PID控制器参数为参考,建立了模糊控制隶属度函数,设计了模糊控制表格,并对模糊-PID控制器在该系统中的应用进行了仿真研究,仿真结果表明,建立在经典PID控制器基础上的模糊-PID控制能够得到较好的稳态特性和动态性能,鲁棒性也得到增强,能够在一定程度上提高液浮陀螺仪的精度和抗干扰能力。

关键词：液浮陀螺仪有源磁悬浮 MATLAB仿真 PID控制器模糊-PID控制器

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三浮陀螺有源磁悬浮系统高精度控制技术研究

三浮陀螺有源磁悬浮系统高精度控制技术研究

作者：唐哲中国航天科工集团第二研究院

学位级别：硕士

磁悬浮技术在机电陀螺上的应用直接改善了陀螺输出轴的支撑环境,可以大大消除浮子组件与陀螺壳体间的机械接触,稳定浮子的质心位置,从而大大提高陀螺精度。本文研究并分析了不同控制方法对磁悬浮系统的影响,并进行了仿真与实验。首先,... 详细信息

磁悬浮技术在机电陀螺上的应用直接改善了陀螺输出轴的支撑环境,可以大大消除浮子组件与陀螺壳体间的机械接触,稳定浮子的质心位置,从而大大提高陀螺精度。本文研究并分析了不同控制方法对磁悬浮系统的影响,并进行了仿真与实验。首先,在磁悬浮系统结构的基础上,分析了有源磁悬浮系统的加力机理,研究了系统力学模型。以三浮陀螺浮子为研究对象,根据刚体一般运动的运动微分方程,建立了浮子5个自由度的动力学关系和浮子运动的状态方程,并对4种典型外作用下浮子运动规律进行了仿真与分析,又通过实验研究了在不同工况下陀螺浮子的运动规律。其次,针对输出反馈因耦合存在而导致的问题,对有源磁悬浮控制系统进行了状态解耦反馈控制,状态反馈对控制参数的调整更加灵活,仿真结果表明,状态反馈系统能够有效地增大系统刚度,减低磁悬浮加力。在状态反馈的基础上,对各个通道设计了经典PID控制器。由于经典PID的控制参数不能随系统状态进行调整,往往很难达到最优的控制效果,因此又设计了模糊PID控制器,采用模糊PID控制器能够对控制参数进行在线调整,通过仿真验证了模糊PID控制的优越性。最后,在简单分析有源磁悬浮硬件电路各组成部分的原理及功能的基础上,以某型号三浮陀螺为试验平台,设计了模糊PID控制算法,并对控制算法进行试验,验证了算法可行性。

关键词：三浮陀螺有源磁悬浮状态反馈模糊PID控制

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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有源磁悬浮中的位移传感器研究

机械与电子 2003年第2期21卷 6-8页

作者：张冈周祖德陈幼平华中科技大学湖北武汉430074

位移传感器是有源磁悬浮系统中的一个重要环节,对系统的稳定工作有着很大的影响.针对有源磁悬浮的应用环境,分析了电感、电容、光敏和磁敏等多种传感器的工作原理、性能和特点.

关键词：有源磁悬浮位移传感器非接触式传感器

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三浮陀螺有源磁悬浮位置信号采集电路研究

导航与控制 2016年第3期15卷 44-49页

作者：吴辽杨孟兴王卿申志刚马千里中国航天科技集团第十六研究所西安710100 上海磁悬浮交通发展有限公司上海201204

三浮陀螺仪对磁悬浮定中精度提出ε≤0.27μm要求,位移信号采集电路的灵敏度应该高于该要求,电路设计目标定为0.09μm,可以从位置信号采集电路L-R电桥、调理电路和A/D转换电路三部分保证这一目标。给出了两种最佳匹配电阻的估算方法,基... 详细信息

三浮陀螺仪对磁悬浮定中精度提出ε≤0.27μm要求,位移信号采集电路的灵敏度应该高于该要求,电路设计目标定为0.09μm,可以从位置信号采集电路L-R电桥、调理电路和A/D转换电路三部分保证这一目标。给出了两种最佳匹配电阻的估算方法,基于实测电感带入经典公式估算法和电磁仿真软件FLUX估算法,结果表明实验测试的最佳匹配电阻一般高于估算值约30%。推导了调理电路性能指标和A/D转换电路位数与定中精度的关系,结合试验验证了电路设计指标优于0.09μm,完成电路设计任务。

关键词：三浮陀螺仪有源磁悬浮位置检测定中精度

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三浮陀螺仪有源磁悬浮加力系统研究

导航与控制 2016年第5期15卷 67-72页

作者：吴辽杨孟兴王卿中国航天科技集团第十六研究所

三浮陀螺仪输出轴采用有源磁悬浮,系统工作在分时控制模式下,控制变量为总周期和周期内加力占空比。加力电源类型的选取以及加力电压幅值的确定对电磁力的大小、磁悬浮的功耗有很大影响,进而影响陀螺温度场分布和陀螺精度。在研究了磁... 详细信息

三浮陀螺仪输出轴采用有源磁悬浮,系统工作在分时控制模式下,控制变量为总周期和周期内加力占空比。加力电源类型的选取以及加力电压幅值的确定对电磁力的大小、磁悬浮的功耗有很大影响,进而影响陀螺温度场分布和陀螺精度。在研究了磁悬浮元件电磁特性之后,给出了确定加力电源的基于磁路分析的Flux电磁仿真法。分析给出直流、正弦和方波这三种电源的加力幅值范围为1.7V^2V,并结合试验确定1.8V的方波电压加力为最佳方案。实验表明采用该方法分析加力电压是有效的,同时节省了大量实验探索的时间。

关键词：三浮陀螺仪有源磁悬浮电磁仿真最佳加力电压

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惯性仪表的磁悬浮技术

导弹与航天运载技术 1983年第5期 51-59页

作者：张宗美

磁悬浮技术是提高惯性仪表精度最有效的措施之一,目前这一技术在国外已得到了广泛的应用。一般的惯性仪表,由于其浮子轴靠宝石轴承定位,因而无法避免固体接触引起的干扰力矩,而且这个力矩是不确定的。另外,由于宝石轴承有问隙,浮子工作... 详细信息

磁悬浮技术是提高惯性仪表精度最有效的措施之一,目前这一技术在国外已得到了广泛的应用。一般的惯性仪表,由于其浮子轴靠宝石轴承定位,因而无法避免固体接触引起的干扰力矩,而且这个力矩是不确定的。另外,由于宝石轴承有问隙,浮子工作位置不确定,会发生缓慢的位置变化,引起缓慢变化的干扰力矩,并影响传感器输出信号的变化。为解决这一问

关键词：磁悬浮系统加速度表同步器摆式陀螺加速度计电子元件有源磁悬浮轴向刚度