大承载低扰动六自由度磁卸载机构的设计

分析了水浮、悬吊、气浮等常用重力卸载方式的局限性,设计开发了一种磁卸载机构。新型机构采用径向并联双结构方式,克服了大承载机构悬浮时需外部冷却设备的难题。双边、无缝拼接永磁体的采用,实现了空间工作磁场强度的一致性,消减了干扰力的引入;同时选用不导磁、不导电的非金属线圈骨架,无附加磁滞阻力和阻尼力矩,实现了零重力卸载的要求。通过应用试验表明该卸载机构满足空间磁悬浮旋转平台地面研究和验证的需求。

基于能量最优解析解的飞轮磁卸载方法

为改善传统卫星飞轮磁卸载,提出了一种基于能量最优解析解的磁卸载法。根据在轨卫星所处地磁场强度的变化规律,将卫星磁力矩器产生的磁矩作傅里叶级数展开,按卫星飞行一圈所需卸载的角动量由最优控制理论求出三轴磁矩的解析解。证明了该卸载法的稳定性,估算了干扰力矩及其作用,讨论了轨道倾角的影响,并给出了小倾角时的修正飞轮卸载控制律。理论分析和仿真结果表明,该飞轮卸载法简单且节能,效果明显优于传统的磁卸载法。

轴向永磁卸载混合磁悬浮轴承μ控制器

磁悬浮轴承是一种新型无接触轴承,文章以带有永磁卸载轴承的轴向电磁磁悬浮轴承为研究对象。由于对永磁力的线性化产生一定误差,为保证稳定悬浮本文利用结构奇异值μ综合法设计了电磁轴承μ控制系统,并将永磁力误差作为不确定量引入。最后通过仿真证明控制器满足工作要求。

永磁卸载高温超导体提供稳定的立轴旋转系统

利用环形永磁轴承制作了一个轴向静态稳定的卸载装置，用转子的自重补偿径向不稳定因素。立轴旋转系统底部的高温超导磁力轴承起动态调节作用。利用圆环电流线圈之间相互作用的轴向力的公式，对永磁结构进行了计算以及初步的定性分析。

混合超导磁悬浮系统中的永磁卸载环节的设计

高温超导体最有希望应用领域之一是制造高速、几乎无摩擦的无源组合磁力轴承。本文主要对混合超导磁力轴承中的永磁卸载环节进行定性分析并给出计算结果。

2-SGCMGs与磁力矩器的对地姿态混合控制方法

针对故障后仅剩两单框架控制力矩陀螺(SGCMG)可工作的对地定向三轴稳定卫星姿态控制问题进行了研究,提出了2-SGCMGs系统与磁力矩组合的混合控制策略及方法,以克服两SGCMG欠驱动控制的鲁棒性问题。首先,给出2-SGCMGs零动量方式的标称框架角构型选择计算过程。然后,结合标称框架角构型,构造了一种不同于沿传统体轴的新型控制标架,将三维控制力矩指令空间分解为由SGCMG与磁力矩器分别控制执行的两正交子空间,实现对力矩输出特性差异较大的该两类执行机构的控制解耦,进而对不同子空间控制指令给出2-SGCMGs系统框架角速度指令及含磁卸载在内的磁力矩器磁矩指令的求解算法。最后,针对存在外界扰动的卫星对象,由数学仿真验证了所提出策略及方法的有效性,实现了姿态误差小于0.05°且稳定度优于0.0005°/s的控制性能,可满足一般高分辨率对地遥感卫星控制需求。

磁技术在卫星上的应用

本文阐明了磁技术在卫星上的一些应用和适用的限制条件,给出了各种应用的算法,进行了仿真,给出了仿真结果,在实际工作中这些算法得到了应用。

三轴稳定卫星姿控系统的一般性问题

本文对三轴稳定卫星姿态控制系统的一些一般性问题进行了分析和研究。证明了如仅靠工作在速率模式的飞轮来控制卫星姿态 ,滚动轴和偏航轴的飞轮必须解耦。并指出磁卸载可以阻尼进动。另外 ,分析了各惯量积对卫星姿态运动的影响。

一种基于飞轮角动量正反馈的外干扰力矩补偿技术研究

在有较复杂外干扰力矩条件下,对一种基于飞轮角动量正反馈的外干扰力矩补偿技术进行了研究。建立了零动量卫星的三轴姿态动力学模型,分析了环境外干扰力矩对滚动-俯仰-偏航姿态的影响,设计了补偿方案:用低通滤波器的角动量正反馈对外力矩进行补偿,导出了控制器补偿项的数学表达式;引入磁卸载+磁前馈分别消除飞轮饱和及削弱磁力矩干扰的影响,给出了滚动-偏航、俯仰通道的控制模型和数学表达式。仿真结果表明:采用该方法三轴姿态角控制精度高,飞轮转速被限制在一定范围内,有效削弱外干扰力矩对星体姿态控制的影响,提高了卫星的姿态控制精度。