磁悬浮控制力矩陀螺振动特性分析与抑制方法研究

项目名称： 磁悬浮控制力矩陀螺振动特性分析与抑制方法研究

项目编号： No.61304036

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 张志洲

作者单位： 中国人民解放军国防科学技术大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 卫星的高姿态稳定度是确保高分辨率成像的关键之一。作为卫星姿态控制系统的执行机构，磁悬浮控制力矩陀螺在工作时产生的振动将严重影响卫星姿态稳定精度，降低成像质量。因此，必须对这种振动进行有效抑制。但是，对磁悬浮控制力矩陀螺振动产生的机理、振动响应特性、振动传播特性，目前还没有很好的理论解释和分析方法。针对这些问题，本项目首先建立逼近实际系统的磁悬浮动量轮非线性模型，基于多尺度方法分析磁悬浮动量轮非线性振动响应规律，然后采用Lagrange方程建立磁悬浮控制力矩陀螺与卫星平台耦合振动模型，通过分析耦合系统非线性振动信号特性，针对性提出磁悬浮控制力矩陀螺振动抑制算法，最后将实验测量的振动特性与理论分析结果进对比。通过研究，揭示磁悬浮控制力矩陀螺产生振动的机理，准确把握它的振动特性，为高精度磁悬浮控制力矩陀螺振动控制研究奠定基础。

中文关键词： 磁悬浮控制力矩陀螺；磁悬浮微框架动量轮；不平衡振动；非线性振动响应；振动控制

英文摘要： High attitude stability is one of the important issues to obtain high resolution pictures for satellite. However, the Magnetically Suspended Control Momont Gyroscope(MSCMG) which is widely used in satellites, will produce high frequency vibrations.These vibrations will influence the attitude satbility and pointing precision significantly. Thus, the vibrations have to be contolled. Unfortunately, the mechanism and characteristics of vibration of MSCMG are not still understood clearly at present. In order to solve this problem, firstly, the nonlinear model of Magnetically Suspended Flywheel is built up, which is close to the actual system, and the coupled vibration model developed using Lagrange equation is presented. By analyzing the vibration characteristics of MSCMG, the Vibration Suppression method is presented. The vibration characteristics of MSCMG and the vibration test are developed. All these studies will help us to reveal the mechanism of MSCMG's vibration, to understand the vibration characteristics and provide accurate dynamic model. These results will establish fundaments for the vibration control of MSCMG with high precison.

英文关键词： Magnetically Suspended Control Moment Gyroscope；Magnetically Suspended Gimballing Momentum Wheel；Unbalance Vibration；Nonlinear Vibration Response；Vibration Control