[发明专利]一种惯性动量轮高精度控制方法

摘要

本发明一种惯性动量轮高精度控制方法，通过建立惯性动量轮永磁电机实际模型和名义模型，根据开关式霍尔位置传感器信号采用同步测量法，计算得到当前采样周期的转速值，并将惯性动量轮存在的内阻尼力矩、摩擦力矩以及轴承的噪声力矩等作为系统总的扰动，将惯性动量轮永磁电机实际模型与名义模型输出的误差统一到控制输入端，通过实时地计算对系统扰动力矩进行等效估计，得到其估计值并在控制输入端引入等效的扰动补偿控制电压。该方法使惯性动量轮系统扰动力矩得到有效地抑制，显著提高了惯性动量轮复现力矩指令的精度，而同步测量法在惯性动量轮全转速范围内都具有较高的分辨率。

主权项

1.一种惯性动量轮高精度控制方法，其特征在于步骤如下：(1)建立惯性动量轮永磁电机实际模型，为：Gp(s)=w(s)U(s)=KtLJs2+RJs+KtKe---(1)]]>式中，G_p(s)为惯性动量轮永磁电机实际模型；s为拉普拉斯变换算子；w(s)为当前采样周期的转速值；U(s)为控制输入电压；K_t为力矩系数；L为绕组电感；J为转动惯量；R为绕组电阻；K_e为绕组反电势系数；(2)建立惯性动量轮永磁电机名义模型由于惯性动量轮永磁电机绕组电感L很小，可以忽略，因此建立惯性动量轮永磁电机名义模型为：Gn(s)=K^tR^J^s+K^tK^e---(2)]]>式中，分别为惯性动量轮永磁电机力矩系数K_t、绕组电阻R、转动惯量J和绕组反电势系数K_e的名义值；(3)计算惯性动量轮系统扰动力矩估计值根据控制输入电压U(s)和当前采样周期的转速值w(s)，计算得到惯性动量轮系统扰动力矩的估计值为：T^d(s)=Q(s){[w(s)+n(s)]Gn-1(s)-U(s)}---(3)]]>式中，Q(s)为一低通滤波器的传递函数；n(s)为测速噪声；为惯性动量轮永磁电机名义模型G_n(s)的倒数；(4)计算扰动补偿控制电压将系统扰动力矩估计值等效为惯性动量轮永磁电机的扰动补偿控制电压u_f(s)，根据u_f(s)产生的补偿力矩来抵消系统扰动力矩的影响，扰动补偿控制电压u_f(s)与系统扰动力矩估计值的关系为：uf(s)=Kf(R^K^t)T^d(s)---(4)]]>式中K_f为反馈增益系数。