[发明专利]一种控制力矩陀螺框架扰动力矩抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及力矩抑制方法，尤其涉及一种控制力矩陀螺框架扰动力矩抑制方法，适用于各类控制力矩陀螺产品，属于控制工程技术领域。

背景技术

控制力矩陀螺是航天器的惯性执行部件之一，主要应用于大型航天器的姿态控制以及中小型航天器的快速机动，具有广阔的发展前景。随着航天技术的发展，作为姿控系统的关键执行部件，控制力矩陀螺框架转速的控制精度直接影响着控制力矩陀螺整机的输出力矩精度，是控制力矩陀螺最关键的指标之一。高性能的鲁棒控制器是每个控制系统所追求的目标，同样，控制算法的鲁棒性是影响框架伺服系统转速控制性能的最主要的一个主要因素。框架伺服系统在力学、热等条件变化时，系统参数会发生变化，另外框架伺服系统受到的扰动力矩成分复杂，波动幅度大，这些因素都需要框架控制策略具有较强的鲁棒性。因此，控制力矩陀螺框架伺服系统鲁棒控制策略一直是研究的热点和难点。现有方法虽然提高了框架伺服系统的性能，但是对参数变化的适应性及对扰动力矩波动的抑制效果还有待提高，对高频扰动力矩波动的抑制能力则明显不足。扰动力矩性的非线性也是影响框架伺服系统转速控制性能的另一个主要因素。框架伺服系统受到的扰动力矩波动幅度大，成分复杂。目前对控制力矩陀螺框架伺服系统高频扰动力矩抑制方法的研究较少，未见有效的高频扰动力矩抑制方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种控制力矩陀螺框架扰动力矩抑制方法，提高了对低频和高频扰动力矩和抑制能力。

本发明的技术解决方案是：一种控制力矩陀螺框架扰动力矩抑制方法，包括鲁棒控制步骤、角加速度干扰观测步骤和重复控制步骤；

所述鲁棒控制步骤如下：

（1）位置控制器根据设定转速计算出力矩陀螺框架的位置信息，并将计算出的位置信息与角位置传感器测量得到的力矩陀螺框架实际位置信息进行差分，从而根据差分得到的位置偏差计算出终端滑模转速控制器的转速设定信号；

（2）终端滑模转速控制器根据位置控制器输出的转速设定信号、角加速度干扰观测步骤输出的转速信号、扰动力矩和驱动电机反馈的电流计算出电压信号，电压信号的计算方法为：

（a）首先计算出变量x₁、x₂，x1=ωset-ωx2=x·1=-ω·=-ke·i+TfJ]]>

（b）根据变量x₁、x₂计算出终端滑模转速控制器的切换平面s，

s=x1+cx2pq]]>

（c）利用变量x₁、x₂和终端滑模转速控制器的切换平面s计算出电压信号u；