自抗扰控制在陀螺电机稳速控制中的应用

陀螺电机的转速稳定性影响着陀螺仪性能,为提高永磁同步陀螺电机(PMSGM)的稳速控制精度,提出速度环采用自抗扰控制(ADRC),滤波环节采用基于模型自适应滤波算法的方法。将ADRC应用于陀螺电机矢量控制系统中,其速度环替代传统比例积分(PI)控制,减小速度环输出波动,从而提高陀螺电机的稳速精度;采用基于模型自适应滤波算法代替传统低通滤波算法,无需相位延时补偿并使估计得到的反电动势波形更为平滑,提高转子位置角估计的准确性和稳速控制精度。因此,设计开发PMSGM矢量控制器,仿真及实验结果表明:所提方法相较于传统控制方法,有效地提高了陀螺电机的稳速控制精度。

陀螺电机轴承健康评估隐马尔可夫模型适应性设计

陀螺电机的轴承一般采用小体积、高精度的角接触球轴承,其健康状况无法通过外观检查、计量等方法检测,故障具有隐蔽性、潜伏性,当故障发生时,将直接影响陀螺的精度及寿命,故需提前对潜在故障进行识别。基于电机定子电流评估的基本原理,选取若干定子电流特征参数用于故障诊断;基于隐马尔可夫模型(HMM)的基本原理,对其进行适应性设计,根据特征参数的特点,提出局部、全局线性归一化方案,并设计适用于多特征参数的模型参数求解算法、轴承健康评估算法。实例验证表明,通过对HMM的适应性设计,健康轴承、故障轴承对应HMM的模型参数正确收敛,健康评估模型成功建立;使用该模型对已知健康、故障的6块电机轴承进行健康评估,可迅速、准确获得评估结果,准确率为100%。

小微挠性陀螺电机轴承预紧力控制技术

针对陀螺电机轴承预紧力难以准确控制,预紧力施加不准确会影响电机质量,进而影响陀螺精度和寿命。基于小微挠性陀螺电机的结构特点,进行预紧力受力分析,阐述其与液浮陀螺电机的不同特点。提出适用于该类型陀螺电机的轴承预紧力控制技术,包括基于定扭矩、定推力的预紧力粗调方法,基于摩擦力矩、惯性时间的预紧力精调方法,以及选配和手工研磨相结合的内、外轴套高度差调整方法。工程实践表明,该技术可以保证轴系零件和装配位置的尺寸精度和形位精度;摩擦力矩、惯性时间在满足工艺技术指标的同时还具有较高的一致性;通过该技术生产的陀螺电机故障率不超过4%。技术有效、可靠,能够保证电机具备优良的性能。

封闭式线轴型气浮陀螺电机刚度测试分析及改进

针对高精度二、三浮陀螺用封闭式线轴型气浮陀螺电机刚度的测试需求,采用高精度电容传感器建立气浮陀螺电机刚度测试系统,对影响气浮陀螺电机刚度测试的装卡结构进行了结构分析和温度场分析,并进行了改进提升,采用自重法刚度测试方法对比扫频试验结果,显示该测试方法能够满足封闭式线轴型气浮陀螺电机刚度的精密测量。

长寿命、低功耗、低噪声液浮陀螺仪技术分析

根据我国目前液浮陀螺仪的应用特点,结合已应用于型号的单自由液浮陀螺仪产品,对研究并设计新型长寿命、低噪声、低功耗液浮陀螺仪的各种关键因素做了较为详细的分析,通过分析提出设计该型陀螺仪采取的方法。

液浮陀螺仪可靠性技术分析

在可靠性设计与分析的基础上,针对某型液浮陀螺仪技术特点,对影响其可靠性的各种关键因素做了较为详细的分析,同时对陀螺电机这一关键部件提出了可靠性设计方法。通过技术分析提出设计该型高可靠性液浮陀螺仪的关键因素及方法。

液浮陀螺电磁场有限元分析

针对液浮陀螺的永磁陀螺电机漏磁场可能造成陀螺噪声大的问题,需首先搞清永磁陀螺电机的漏磁场量值及分布以及与之可能产生耦合力矩的力矩器端部漏磁的量值及分布。用有限元软件ANSYS对其内部主要电磁元件进行了三维有限元数值计算,得出这些元件的气隙磁密分布图和它们的漏磁形式及大小;分析得出陀螺电机的外圆柱面和力矩器端部存在着较大漏磁,两者存在着磁场的耦合作用。在设计中应对陀螺电机的外圆柱面和力矩器的端部施加磁屏蔽。

半球型动压气体轴承陀螺电机设计及性能测试

针对高精度三浮陀螺用半球型动压气体轴承陀螺电机的启停寿命问题,对半球型动压气体轴承的设计理论以及保证轴承在电机工况下能可靠启停的一些关键技术进行研究.其中轴承间隙和螺旋槽结构参数是影响轴承可靠启停以及其力学性能的关键因素,将螺旋槽结构参数作为变量,通过改变变量参数来分析轴承力学指标的变化趋势,得出螺旋槽各关键参数与轴承刚度的关系曲线;通过有限元法仿真分析并校核了电机在工况下轴承的稳定性,证明了轴承间隙参数设计合理.在此基础上研制了半球型动压气体轴承陀螺电机样机,并进行专项的电机启停寿命试验,启停次数满足陀螺不少于3 000次指标要求,满足高精度三浮陀螺的使用要求.

陀螺电机可靠性研究

YT - 1型单自由度液浮速率积分陀螺仪作为基本的惯性姿态敏感器已广泛用于我国高、中、低轨道各类卫星的姿态和轨道控制系统中。陀螺可靠性对卫星执行任务的成败至关重要。陀螺电机的可靠是决定陀螺可靠性的关键。本文着重分析研究了陀螺电机故障的不可预见性、陀螺电机预载量的确定及实施方法。

对数正态分布下基于LSM航空陀螺电机寿命预测

为了准确预测航空陀螺电机寿命,利用对数正态分布函数来描述其寿命分布,采用最小二乘法(LSM)估计了对数均值、对数标准差及加速参数,对陀螺电机寿命是否服从对数正态分布进行了K-S检验,并利用自行开发的寿命预测软件计算出平均寿命和中位寿命。结果表明,航空陀螺电机寿命满足对数正态分布,其寿命特征和温度应力的关系符合阿伦尼斯方程,预测出的陀螺电机寿命精度较高,利用精确计算的加速参数可实现在短时间(10 h)内估算其寿命,为航空陀螺电机设计提供技术参考。

球轴承陀螺电机预载荷的影响分析

在全面讨论预载荷对陀螺电机用精密角接触球轴承内部特性产生的变化和影响的基础上,研究分析了轴承预载荷对陀螺电机轴系刚度、摩擦力矩、寿命、转速、振动和噪音等性能的影响和作用。在充分考虑陀螺仪性能要求的前提下,提出了一种陀螺电机预载荷的确定方法,提高了陀螺电机预载荷确定的合理性。

轴向磁路永磁陀螺马达电磁参数的优化设计

本文以三维磁场的二维近似方法计算了轴向磁路永磁陀螺马达的气隙磁场，分析了马达的磁路结构，在磁场和电势计算的基础上推导出马达铜耗的计算方法。以气隙、极对数和磁极内径为变量，以铜耗为目标函数对轴向磁路永磁陀螺马达进行了优化设计。

大跟踪场图像导引头位标器设计

针对有限结构尺寸下设计大跟踪视场位标器的难点,该文对某低成本电视图像导引头位标器的设计进行了研究。采用双框架动力陀螺稳定位标器,通过优化设计位标器的结构和关键器件,不仅实现有限结构尺寸下的大跟踪视场,而且可以实现图像探测系统整体稳定和减小电磁干扰对图像探测系统的影响。理论分析表明:该位标器动力陀螺的章动振幅很小。

亚微米级颗粒物在气体动压轴承内运动与沉积分析

气体轴承中的多余颗粒物是导致陀螺电机不起动的主要原因。研究颗粒物的吸入、运动沉降以及排出规律,对解决陀螺电机不启动问题具有重要意义。以螺旋槽气体动压止推轴承为研究对象,将气体流场作为连续相,颗粒物作为离散相,通过联立求解气体N-S方程和颗粒物力平衡方程,得到了亚微米级颗粒物在轴承中的运动与沉积规律。分析发现气膜中速度场分布与颗粒物沉积之间的相关性,且与实验结果有较好的一致性;同时,发现槽数为12或13、螺旋角为α=20°左右时颗粒物最容易从轴承中排除,增加槽深和较小槽长也有相同效果。为在生产实践中优化陀螺电机轴承结构参数,降低不启动率提供了理论依据。

无刷直流陀螺电机的高精度恒速控制

介绍了一种能够实现三相绕组无刷直流陀螺电机的锁相恒速控制方法,所提出的定脉冲三相移电路是将高精度的参考脉冲信号移相成频率不变、相位差为120°的三组脉冲信号,分别与各相反电势检测整形的反馈信号进行相位比较,由该比较输出的数字脉冲信号直接控制电机的三相绕组导通工作。锁定时,使电机反电势的频率脉冲与参考脉冲成为一一对应的关系,电机就处于高精度恒速运行。通过样机试验,其恒速控制精度达到0.001%。

锥台型气体润滑动压轴承动力学数值模拟研究

针对高精密陀螺电机气体润滑动压轴承间隙复杂流动特点,分析轴承的静态特性和推导一阶滑移边界条件。采用基于无滑移边界和一阶滑移边界条件的计算流体力学方法模拟气体润滑动压轴承间隙复杂流动,计算获得不同偏心距轴承的静态载荷、刚度、功率和偏位角等参数,并与轴承试验结果进行对比分析。研究结果得出,在自重条件下轴承试验测量刚度结果位于无滑移和滑移边界条件数值模拟结果之间,比无滑移边界条件计算结果小约10%,比一阶滑移边界计算结果大约44%,表明轴承间隙流动只存在局部滑移;数值模拟结果的偏位角方向与试验结果一致,分别相差4°和2.6°左右。研究结果可为陀螺电机气体润滑轴承设计提供技术参考。

陀螺电机动压气体轴承刚度测试方法改进（英文）

动压气体轴承陀螺电机的气膜刚度是评价轴承承载能力的关键指标。针对H型动压气体轴承陀螺电机气膜刚度测试方法存在测量精度和重复性差的问题,提出了刚度测试工装是保证刚度测试重复性精度的一个重要方面,刚度测试工装的加工和装配精度、材料的热变性和应力变形都是影响气膜刚度测试准确性的主要因素,在设计时必须考虑。通过对现有刚度测试工装材料、结构和方法的优化改进和仿真分析,验证了采用改进后的刚度测试工装和方法更有利于提高了轴承刚度测试的重复性精度。

陀螺仪马达轴承预紧力测试方法研究

分析了陀螺马达轴承预紧力对陀螺性能和寿命产生影响的机理;从理论出发推导了确定最佳预紧力的计算公式;针对目前马达预载荷测试中存在的问题,提出了一种切实可行的测试方法。

轻型舰载天线双轴稳定平台伺服控制器设计研究

双轴稳定平台可以隔离舰船摇摆对舰载天线通信质量的影响;在研究平台隔离舰船运动原理的基础上,提出了一种电机转矩环,陀螺速度环和平台位置环的三闭环伺服控制器;其中电机转矩环提高了电机输出转矩的线性度;陀螺速度环利用光纤陀螺仪作为速度反馈传感器来构成稳定平台系统在惯性空间速度闭环,采用Fuzzy+PID控制相结合的复合控制策略,有效隔离舰船运动对平台姿态的影响;配合由二维水平倾角仪作为位置传感器的平台位置闭环,构成双轴稳定平台伺服控制系统;系统联调测试结果表明,系统稳定精度在1°以内,满足设计指标和精度要求,且系统动、静态性能良好。

动压气浮马达轴承间隙测量设备

动压气浮陀螺马达轴承间隙尺寸是决定其运转性能的重要指标。为提高轴承间隙测量的精度和自动化程度,并实现快速批量测量,研制了一台动压气浮陀螺马达轴承间隙自动测量设备。采用外部加力方式,使转子体与定子产生相对位移,从而将内部气膜间隙转化为外部微位移。设备整体结构采用模块化设计理念,包括夹持模块、自动施力模块和位移测量模块。夹持摸块实现被测动压马达定子在两轴端的固定,采用柔性支撑方式有利于保护被测件和保证施加力的平顺性;自动施力模块主要由三维精密位移平台集成三轴测力传感器构成,测量时转子体与力传感器通过夹指连接,位移平台使转子体与定子产生相对位移,三轴测力传感器则实现施加力的精确控制和定子的调中心控制;测量模块由二维精密位移平台集成双电感测头构成,基于相对测量原理实现微小位移测量。实验表明:设备测量精度在0.3μm以内。该设备可以实现外力的可控连续加载,适用于批量测量。