[发明专利]一种基于谐波减速器扭转刚度迟滞模型的双框架控制力矩陀螺高精度框架速率伺服系统

摘要

本发明提出了一种基于谐波减速器扭转刚度迟滞模型的双框架控制力矩陀螺高精度框架速率伺服系统，包括速率环控制器、电流环控制器、功放、力矩电机、电机端光电码盘、谐波减速器、负载端光电码盘、负载、谐波减速器扭转刚度迟滞模型与补偿模块。其中谐波减速器扭转刚度迟滞模型通过采集当前时刻及历史时刻的扭转角信息，获得抑制谐波减速器迟滞效应的理想输入力矩；补偿模块通过比较理想输入力矩和实际输入力矩，改变电流给予系统力矩补偿。本发明在双框架控制力矩陀螺框架伺服系统的基础上，加入谐波减速器扭转刚度迟滞模型的构建与补偿，有益于降低因谐波减速器扭转刚度迟滞特性引起的系统精度影响。

主权项

一种基于谐波减速器扭转刚度迟滞模型的双框架控制力矩陀螺高精度框架速率伺服系统，其特征在于，包括速率环控制器(1)、电流环控制器(2)、功放(3)、力矩电机(4)、电机端光电码盘(5)、谐波减速器(6)、负载(7)、负载端光电码盘(8)、谐波减速器扭转刚度迟滞模型模块(9)与补偿模块(10)；其中，双框架控制力矩陀螺高精度框架速率伺服系统的速率指令信号由姿态控制计算机给定，经速率环控制器(1)计算相应的电流指令作为电流环控制器(2)的指令电流，电流环控制器(2)计算出相应的输出电流信号经功放(3)输出实际控制电流对力矩电机(4)进行驱动，固连于力矩电机(4)的电机端光电码盘(5)测得电机端角位置，力矩电机(4)的输出轴与谐波减速器(6)的波发生器固连，谐波减速器(6)作为力矩放大的传动装置，输出力矩作用于负载(7)，带动固连于负载的负载端光电码盘(8)旋转而测得负载端角位置，负载端角位置经减速比折算到电机端与电机端角位置相减得到谐波减速器(6)的扭转角，将扭转角信息输入到谐波减速器扭转刚度迟滞模型模块(9)可得抑制谐波减速器迟滞效应的理想输入力矩，此力矩进入到补偿模块(10)中可得到需要补偿的输入电流，在电流环控制器(2)输入端进行力矩补偿；其中，采用经典Preisach模型进行谐波减速器扭转刚度迟滞模型的构造，以谐波减速器的扭转角θ(t)作为模型的输入量，谐波减速器输入力矩f(θ，t)作为模型的输出量，Preisach模型的经典形式为：f(θ,t)=∫∫α≥βμ(α,β)γ^αβθ(t)dαdβ]]>Preisach模型经典形式中的μ(α,β)为迟滞单元的权重函数，表示每一离散积分区域dαdβ中迟滞单元对积分值的权重，每一迟滞单元都由一对开关量决定，α,β为分别对应开关量的上，下切换值；表达为：γ^αβθ(t)=+1,θ(t)>α-1,θ(t)<βm,β≤θ(t)≤α]]>其中，当θ(t)单调上升时，m为‑1；当θ(t)单调下降时，m为+1。