[发明专利]一种气球吊篮反作用飞轮的简易平稳降速方法

摘要

本发明提供一种气球吊篮反作用飞轮的简易平稳降速方法，适用于以反作用飞轮系统、反捻机构进行方位控制的气球吊篮。针对气球吊篮在飞轮转速饱和或退出控制过程中需要对飞轮降速的问题，改进了以往的卸荷过程中控制系统逻辑结构复杂问题。具体方法为，测量飞轮当前速度值，将其与目标速度进行比较，根据比较结果向飞轮驱动电路施加一个固定的给定信号，同时反捻机构不再主动提供力矩，而是保持气球和吊篮相对静止，可实现飞轮的平稳降速。本发明在飞轮降速过程中不需要吊篮的方位控制系统进行闭环，也不需要反捻机构提供额外的力矩，简化了高空气球吊篮反作用飞轮控制系统及反捻机构控制系统在卸荷过程的结构，降低了高空气球吊篮的控制系统设计难度。

主权项

1.一种气球吊篮反作用飞轮的简易平稳降速方法，其特征在于：根据飞轮当前实际转速与目标转速的差，给飞轮电机驱动电路一个固定幅值的给定信号，该给定信号的符号根据飞轮旋转方向变化，使飞轮驱动电机做降速运动，当飞轮转速降低至目标范围内时撤去该给定信号；该方法适用于含有反作用飞轮子系统、反捻机构的气球吊篮在卸荷、退出姿态控制状态需要飞轮降速的场合；在降速过程中，反捻机构不再主动提供额外力矩，而是保持吊篮和气球相对静止；当飞轮需要降速时，控制器直接向飞轮电机的驱动电路发出一个幅值恒定的降速信号，该降速信号引起飞轮电机做匀减速运动，同时保证飞轮角动量变化引起的反作用扭矩在反捻机构的安全承受范围内；反捻机构保持相对静止状态，不再主动提供额外的扭矩，只是被动的接受飞轮角动量变化所产生的反作用扭矩，并将之传递给缆绳和气球；和吊篮相比，气球的转动惯量非常大，当吊篮以较低的角加速度进行降速时，缆绳传来的扭矩引起气球角动量变化忽略不计，而气球的转动速度很慢，在减速过程中所转动的角度忽略不计，所以在此过程中吊篮的方位角保持稳定。