● 摘要
主被动双框架磁悬浮控制力矩陀螺（Double Gimbal Magnetically Suspended Control Moment Gyroscope, DGMSCMG）作为一种新型惯性执行机构，采用主被动磁轴承，在体积重量、输出力矩及系统可靠性上较全主动磁轴承具有突出优势。而转子系统核心部件，其稳定性控制是主被动DGMSCMG的关键技术之一。本文针对主被动DGMSCMG磁悬浮转子系统的非线性模型进行了建模分析，并对其开展控制方法研究，仿真及实验验证了其有效性。主要工作如下：
（1）针对主被动磁悬浮转子系统进行了动力学分析，综合考虑了磁悬浮转子系统中的各类非线性干扰因素的情况下，建立了转子系统动力学模型、非线性主动电磁力模型以及磁轴承线圈模型。获得主被动磁悬浮转子的状态空间方程，为控制方法研究及控制器设计提供了基础。
（2）针对主被动磁悬浮转子的非线性多源干扰影响系统稳定性的问题，提出了基于指数趋近律积分滑模控制方法，设计了具有强鲁棒性的滑模面和到达函数的控制器，对系统的强非线性干扰进行了抑制。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。
（3）针对主被动磁悬浮转子指数趋近积分滑模控制方法中存在的滑模抖振问题，进一步提出了基于模糊控制理论的模糊积分滑模控制方法，并完成控制器设计，对滑模抖振进行了更好的抑制，降低了工作电流。仿真及实验结果表明，在强干扰情况下，系统仍具有强鲁棒性能。
（4）参与设计并搭建了针对主被动DGMSCMG磁悬浮转子基于DSP及FPGA的控制系统。