›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (2): 126-131.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0048

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基于跟踪微分器的CMG框架超低速测速方法研究

 宿诺, 鲁明*, 翟百臣, 胡跃伟   

  1. 北京控制工程研究所,北京100190
  • 收稿日期:2016-11-25 修回日期:2017-04-25 出版日期:2017-06-25 发布日期:2017-05-18
  • 作者简介:宿诺(1993-),男,硕士研究生,sunuo_cast@163.com,研究方向为航天器执行机构技术 *通讯作者:鲁明(1981-),男,高级工程师,luming@hotmail.com,研究方向为航天器执行机构技术
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(11402019)

Researchonultra-lowspeedmeasurementforCMGgimbalbasedontracking-differentiator

 SU  Nuo, LU  Ming*, ZHAI  Bai-Chen, HU  Yue-Wei   

  1. BeijingInstituteofControlEngineering,Beijing100190,China
  • Received:2016-11-25 Revised:2017-04-25 Online:2017-06-25 Published:2017-05-18

摘要: 超低转速下,框架的测速精度是影响控制力矩陀螺框架系统控制精度的重要因素。针对超低转速下使用传统一阶后向差分方法计算转速会导致噪声放大的问题,给出了一种基于非线性跟踪微分器的实时速度估计方法,以及该方法基于四阶龙格库塔法的离散表达公式。提出了一种复合的测速策略,解决了直接使用跟踪微分器计算转速的跟踪延迟问题。进行了数值仿真分析和试验验证,仿真结果表明,所提出的测速方法有效降低了传感器输出的量化噪声和测量噪声对速度测量精度的影响;试验测试结果统计表明,相比传统的后向差分法,采用跟踪微分器计算转速,框架速度的波动量减小了67.1%。

关键词: 控制力矩陀螺, 框架, 永磁同步电机, 超低转速, 跟踪微分器

Abstract: Atultra-lowspeed,theprecisionofgimbalspeedmeasurementisakeyfactorwhichinfluencesthecontrolaccuracyofacontrolmomentgyro(CMG)gimbalsystem.Focusingontheproblemofnoiseamplificationbroughtbyconventionalfirst-orderbackwarddifferentiatorwhencalculatingultra-lowspeed,areal-timespeedestimationmethodbasedonanonlineartrackingdifferentiatoranditsdiscretetimeexpressionusingthefourthorderRunge-Kuttamethodwasproposed.Acompositespeedmeasuringmethodwaspresentedtosolvethetrackingdelayproblemwhenusingtrackingdifferentiatorsdirectly.Then,thenumericalsimulationandexperimentwereconducted.Thesimulationresultsdemonstratethatthespeedestimationmethodproposedcouldreducethequantizationnoisesbroughtbytachometersandmeasurementnoises.Theexperimentalresultsshowthatbyusingtracking-differentiatorsthefluctuationofgimbalspeedisreducedby67.1%.

Key words: controlmomentgyro(CMG), gimbal, PMSM, ultra-lowspeed, trackingdifferentiators