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题目:主被动磁悬浮转子系统倍频振动抑制研究

关键词:磁悬浮控制力矩陀螺;倍频振动;传感器谐波;磁轴承非线性;重复控制器

  摘要


主被动磁悬浮双框架控制力矩陀螺(Double Gimbal Control Moment Gyroscope, DGCMG)的磁悬浮转子系统采用主动与被动磁轴承相结合的支承方式,能够实现微振动,在超静卫星平台上有着广阔的应用前景。主被动磁悬浮DGCMG高频振动主要包括同频振动和倍频振动(谐波振动),本文针对主被动磁悬浮DGCMG的磁悬浮转子系统中的谐波振动抑制进行了相关研究,完成的主要工作如下:

(1) 分析了磁悬浮转子系统的磁轴承电磁力、功率放大器等各环节的模型,以及磁轴承非线性产生谐波的机理,建立了包含磁轴承非线性谐波干扰和传感器谐波的磁悬浮转子系统动力学模型。

(2) 针对磁悬浮转子系统的谐波电流抑制问题,提出了基于改进重复控制器的磁轴承谐波电流抑制方法,仿真和实验结果表明了改进重复控制器对倍频电流抑制的有效性;进一步采用改进重复控制器对谐波振动进行抑制,仿真结果表明了改进重复控制器对各倍频振动抑制的有效性。

(3) 针对磁悬浮转子的全转速范围工作要求,采用相移陷波器在不同转速下对系统的相位进行了自适应调节,实现了系统在全转速范围内的稳定以及对功率放大器低通特性的自适应补偿,通过实验验证了该方法能够在全转速范围内对磁悬浮转子系统同频振动力进行抑制。

(4)基于主被动磁悬浮控制力矩陀螺搭建了振动验证平台,完成振动测试,实验结果验证了振动抑制算法对磁悬浮转子系统倍频振动抑制的有效性。