[发明专利]一种变增益章动阻尼器的实现方法

权利要求书

1.一种变增益章动阻尼器的实现方法，其特征在于，所述方法具体为：

步骤一、通过动量轮倾侧回路开环扫频实验，确定变速倾侧动量轮在不同转速下的章动频率点，对转速-章动频率进行拟合，得到章动频率与动量轮转速的函数关系；

在步骤一中，通过倾侧回路开环实验，对得到的数据进行线性拟合，得到系统章动频率与动量轮转速的关系，具体为：

(a)令变速倾侧动量轮以转速n_zi稳定运行，在倾侧控制回路开环的条件下，给倾侧轴x轴方向分别施加幅值为A_i，频率为f_i的正弦电压，同时保持与x轴正交的y轴方向施加电压为0，测量正交于激励的y轴方向的开环稳态响应，记录在转速n_zi下的幅值比k_i，其中，i＝1，2，...，用于区别不同转速；下角标z表示z轴；

(b)得到转速n_zi下的幅值特性的谐振峰对应的频率为f_ri，此频率即确定为n_zi转速下的动量轮章动频率；

(c)改变设定的运行转速n_z，重复上述步骤(a)、(b)，得到尽可能多的章动频率-转速数据，对所得数据进行线性拟合，得到章动频率随转速变化的函数关系f_n＝f(n_z)；

步骤二、根据变速倾侧动量轮运行时的实测转速，确定测速过程中引入的随机噪声变化范围，进而通过在转速时变和转速稳定条件下章动阻尼器效果的对比，确定章动阻尼器转速量化步长并得到章动阻尼器中心频率，章动阻尼器的转速在所述量化步长范围内不受噪声影响而改变；

在步骤二中，确定章动阻尼器转速量化步长并得到章动阻尼器中心频率的过程为：

(a)令变速倾侧动量轮在旋转轴z轴方向闭环运行，记录测得的变速倾侧动量轮转速，通过对转速数据的分析，得到噪声幅值上限A_noise；

(b)在变速倾侧动量轮转速稳定的情况下，为使章动阻尼器效果最优取转速量化步长n_th1≥A_noise；

(c)在变速倾侧动量轮转速存在动态过程的情况下，应取章动阻尼器的转速量化步长n_th2小于转速可控制步长；所述转速可控制步长是指变速倾侧动量轮能够实现的最小转速变化量；

(d)综合变速倾侧动量轮转速稳定和转速存在动态过程的情况，得到阻尼器的最终转速量化步长n_th；n_th的取值介于[n_th2，n_th1]之间；

(e)章动阻尼器中心频率计算式为其中[·]表示向下取整；

步骤三、根据章动阻尼器转速量化步长和章动谐振峰幅值大小确定章动阻尼器的参数：串联陷波器的数量、中心陷波深度和陷波带宽，完成章动阻尼器的设计；将设计的章动阻尼器进行离散化处理以对变速倾侧动量轮进行章动抑制；

在步骤三中，设计变增益章动阻尼器的参数，章动阻尼器由一个或多个串联的二阶陷波器构成，再对连续的章动阻尼器进行离散化处理；

(a)一个二阶陷波器的传递函数如式(1)所示

其中，s为拉普拉斯算子，a/b表示陷波器的中心陷波深度，陷波深度应大于所述章动谐振峰幅值；b表示陷波器的陷波宽度，陷波宽度应大于章动谐振峰的频谱宽度；f_r表示章动阻尼器中心频率；

(b)将设计的章动阻尼器进行离散化，常用的离散化方式为双线性变换法，可利用下式实现

式中，T表示离散控制系统的采样时间，z表示离散变换算子。