● 摘要
摘 要本课题来源于国家“十五民用航天科研专项－卫星新型高精度长寿命磁悬浮反作用飞轮工程化技术与应用研究”。磁悬浮反作用飞轮(MSRW)具有无摩擦、低噪声等特点，但本身还存在几种扰动力矩源和传感器噪声源，如果对其不进行任何抑制和处理，势必会影响MSRW的输出力矩精度，影响航天器控制精度，因此MSRW的高精度控制是将MSRW应用于高精度航天器姿态控制的关键技术之一。为了满足高精度控制的要求，本论文针对MSRW的不平衡扰动、传感器安装误差与电性能误差等非线性因素及噪声干扰等问题，采用了一种自适应神经网络机构对系统进行高精度控制。主要内容如下：1．磁悬浮反作用飞轮转子建模并Matlab/Simulink仿真，深刻掌握了PID原理及实验室现用系统，为后续方法提供仿真比较基础。用于时域分析系统稳定性。仿真结果说明强陀螺效应是造成飞轮转子失稳的主要原因。2．在转子建模基础上，对传统PID控制器进行分析并仿真。针对陀螺效应以及交叉解耦对陀螺效应的抑制方面进行了仿真分析，指出了传统PID控制和线性控制的局限性。3．提出了一种自适应神经网络控制的设计方案，通过对这一设计方案分别对单、双自由度两部分进行了结构设计、证明及仿真分析，达到了比传统PID控制方法有着更好的控制效果，并对MSRW系统，进行自适应神经网络机构在稳定性和收敛性两方面的性能分析。最后，对该方法的可行性和有效性进行了全文总结。