题目：动基座下DGMSCMG框架伺服系统控制方法研究

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(Double Gimbal Magnetically Suspended Control Moment Gyroscope-DGMSCMG)可以有效降低姿态控制系统的体积、重量和功耗，提高系统的冗余度，具有更优的综合效益。并结合磁悬浮长寿命、高精度、微振动的优势，DGMSCMG成为空间机动飞行器实现高精度、长寿命和快速机动姿态控制的有效解决途径之一。而框架伺服系统的转速精度和响应速度决定了控制力矩陀螺输出力矩的精度与响应速度，因此对框架伺服系统的高精度快响应控制的研究具有重要意义。由于DGMSCMG内、外框架之间存在着强耦合力矩，框架伺服系统采用谐波减速器作为电机端和负载端的传动连接来实现力矩放大。但是由于谐波减速器柔性、低阻尼等特点使系统产生机械谐振，如果控制不利，将会影响系统的稳定性。考虑到DGMSCMG在航天器上的应用情况，其框架伺服系统不仅在内外框架之间存在耦合力矩，而且航天器姿态运动带来的牵连力矩也会耦合到内外框架上，进而会引起框架伺服系统角速率的突变，影响输出力矩的精度。针对上述两个问题，本文主要完成的工作如下：(1) 首先介绍了DGMSCMG基本结构及工作原理，建立了动基座下DGMSCMG框架伺服系统动力学模型，重点分析了航天器姿态运动带来的牵连力矩对框架伺服系统的影响。并设计了基于扩张状态观测器的扰动力矩估计器，通过力矩前馈补偿的方法来抑制扰动力矩，进行了仿真及实验研究，结果表明该控制方法能有效地抑制了由于扰动力矩引起的框架速率波动，提高了框架的速率输出精度。(2) 建立了带有谐波减速器的DGMSCMG框架伺服系统数学模型，并对谐振点进行了分析，针对谐波减速器给系统带来的谐振点问题，本文采用H∞混合灵敏度的控制器来抑制系统谐振，并进行了仿真及实验研究，结果表明该控制方法有效地抑制了框架伺服系统的机械谐振，提高了框架伺服系统的速率输出精度。(3) 设计了基于DSPVC33+FPGA的框架伺服系统的数字控制器。对框架伺服系统的主要指标进行了测试，测试结果说明框架系统能够达到技术指标要求。完成了基于单轴气浮台的DGMSCMG测试实验，对陀螺输出力矩以及框架伺服系统性能进行了测试，实验结果表明DGMSCMG框架伺服系统具有较高的速率精度和较好的动态跟踪性能。