题目：主被动双框架MSCMG主动磁轴承耦合扰动抑制

主被动双框架磁悬浮控制力矩陀螺采用主被动磁轴承支承高速转子，可降低磁轴承控制系统功耗，增强磁轴承控制系统可靠性。本文所研究的主被动磁轴承采用径向平动两自由度主动可控，轴向平动自由度和径向扭转两自由度被动悬浮不可控的结构。但是这种主被动磁轴承的结构特点使得主动电磁力的非线性和主动通道间的耦合增强。因此，为提高主被动磁轴承的控制精度，本文围绕主被动磁轴承主动通道间的耦合扰动抑制展开研究，主要完成以下几部分工作：

(1)根据主被动磁轴承的基本结构及主被动磁轴承的工作原理分析了主被动磁轴承主动电磁力的非线性特性。利用磁路分析法更为准确地推导主动电磁力公式，并根据得到的电磁力公式分析了主动通道间的耦合作用。分析结果表明，主被动磁轴承主动电磁力非线性特性明显；主动通道间的耦合作用明显。最后，根据以上分析的模型得到了主被动磁轴承主动通道的状态方程。

(2)采用α阶逆系统方法进行主动通道间的解耦控制研究，从而实现对主动通道间耦合扰动的抑制。根据建立的主被动磁轴承主动通道的状态方程，首先分析了主动通道模型的可逆性，并由此得到主动通道的α阶逆系统模型。然后将得到的逆系统模型和原系统模型组成伪二阶积分线性系统。最后，根据控制性能的要求设计最优控制器实现新系统的闭环控制。经仿真及实验验证，该方法能有效实现主被动磁轴承主动通道间的解耦控制，抑制了两者间耦合扰动。

(3)利用VHDL语言编写了FPGA各个模块程序并实现了其功能，阐述了其具体的设计思路。先简要介绍了主被动磁轴承数字控制系统硬件部分。然后着重介绍了DSP控制算法的设计流程，FPGA的VHDL编程及上位机串口通信界面的编写。其中FPGA部分分为interface模块，AD采样模块，PWM生成模块和RS422串口通信模块。最后总结了软硬件调试过程遇到的问题及其解决方法。