基于α阶逆系统的两自由度主被动磁悬浮转子解耦控制

摘要

针对主被动磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)磁轴承两径向平动自由度之间存在较强耦合的问题,提出采用α阶逆系统方法对主被动磁轴承系统进行解耦控制.首先,根据主被动磁轴承的结构特点,建立了主被动磁悬浮转子径向通道平动力模型以及动力学模型;利用上述模型分析了两径向自由度之间的耦合特性,并对系统进行可逆性分析,得到了原磁轴承系统的α阶逆系统模型.然后,将原系统与α阶逆系统组合得到二阶积分线性系统,利用最优控制器实现闭环控制.最后,对本文方法进行了仿真及实验.结果表明,当x向有40 μm位移阶跃和18 μm幅值的正弦干扰时,利用本文方法可将y向位移跳动控制在PID控制方法的13.6％和17.9％,实现了主被动磁悬浮转子两径向平动通道之间的解耦控制.