基于變參數章動阻尼的變速傾側動量輪進動控制方法，涉及變速傾側動量輪的運動控制領域。為了解決變速傾側動量輪由于轉子陀螺效應和兩維傾側運動耦合所引起的穩定性和控制精度降低的問題。通過傾側回路開環實驗，分別辨識變速傾側動量輪在某一確定轉速下直軸和交軸控制對象頻率特性；通過傾側回路開環實驗，確定系統章動頻率與轉速的關系，設計章動阻尼器抑制系統的章動失穩；通過傾側回路開環實驗，分別辨識變速傾側動量輪直軸和交軸控制對象頻率特性，根據不同轉速下的交軸頻率特性確定章動頻率，并依此設計變參數章動阻尼器，從而抑制變速傾側動量輪的章動失穩，基于進動控制原理給出系統的控制結構。提高了變速傾側動量輪的穩定性和控制精度。

技術領域

本發明涉及變速傾側動量輪的運動控制領域，具體涉及一種基于變參數章動阻尼的變速傾側動量輪進動控制方法。

背景技術

變速傾側動量輪作為一種應用于微小航天器姿態控制系統的新型裝置，它借鑒變速雙框架控制力矩陀螺和動力調諧陀螺的思想，利用一個可以傾側和變速的扁平轉子，能夠同時實現三軸姿控力矩輸出和兩軸姿態角速率測量功能。變速傾側動量輪的應用將很大程度地提高姿控系統的集成度和效率，減小系統的質量、體積、功耗和研制成本，是實現微小航天器姿態測量和控制技術的重要途徑。

為實現高精度的三軸姿控力矩輸出和精確的兩軸姿態角速率測量，需要解決如下問題來提高兩維傾側運動控制的精度：1、變速傾側動量輪的兩維傾側運動是強耦合雙入雙出系統，即在x軸方向施加力矩，會引起轉子繞x軸和y軸傾側運動，且繞y軸傾側運動更為明顯；2、受陀螺效應影響，高轉速運行的轉子存在進動和章動兩種渦動模態引起系統失穩，其中，章動失穩是變速傾側動量輪失穩的主要形式；3、變速傾側動量輪的轉速是時變的，根據陀螺原理，會導致系統章動頻率發生變化，這進一步增加了系統高精度控制實現的難度。現有技術中，沒有提出上述技術問題也沒有給出解決該技術問題的技術手段。

發明內容

針對變速傾側動量輪由于轉子陀螺效應和兩維傾側運動耦合所引起的穩定性和控制精度降低的問題，本發明提出一種基于變參數章動阻尼的變速傾側動量輪進動控制方法。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種基于變參數章動阻尼的變速傾側動量輪進動控制方法，所述方法的實現過程為：

步驟一、通過傾側回路開環實驗，分別辨識變速傾側動量輪在某一確定轉速下直軸和交軸控制對象頻率特性；

(a)令變速傾側動量輪以某轉速穩定運行，在傾側控制回路開環條件下，給變速傾側動量輪x軸力矩器施加m組不同頻率正弦電壓，給y軸力矩器施加零電壓，測量變速傾側動量輪x軸和y軸輸出傾側角穩態響應，記錄幅值比和相位差分別為φ_ix、φ_iy、θ_ix、θ_iy，i＝1,...,m；

x軸表示直軸，y軸表示交軸；

(b)根據步驟(a)所得的不同頻率下φ_ix和θ_ix數據得到系統在該轉速條件下直軸控制對象頻率特性，根據不同頻率下φ_iy和θ_iy數據得到系統在該轉速條件下交軸控制對象頻率特性；

步驟二、通過傾側回路開環實驗，確定系統章動頻率與轉速的關系，設計章動阻尼器抑制系統的章動失穩；

(a)令變速傾側動量輪以轉速ω_j穩定運行，j＝1,2,...,n(n組轉速)，在傾側控制回路開環條件下，給變速傾側動量輪x軸力矩器施加p組不同頻率正弦電壓，給y軸力矩器施加零電壓，測量變速傾側動量輪y軸輸出傾側角穩態響應，記錄在轉速ω_j下的幅值比和相位差分別為φ_jk、θ_jk，k＝1,2,...,p；