三浮陀螺仪径向有源磁悬浮位置检测建模与优化设计

摘要

针对三浮陀螺仪有源磁悬浮系统位置检测精度低,制约了陀螺浮子高精度悬浮目标的实现,陀螺精度的进一步提升受到了限制这一问题,结合陀螺磁悬浮的应用环境和结构特点,建立了八极式外转子径向磁悬浮元件的位置检测数学模型.基于该模型对元件设计的核心参数绕组匝数、定子外径、零位气隙等进行了优化,使元件在-15～15μm区间内位置检测灵敏度提高了23％,非线性误差降低16％.在此基础上对有源磁悬浮的控制算法进行了调整.仿真与实验结果表明优化后径向磁悬浮输出力学性能有所提升,在输出轴向上和马达轴向上两种姿态下陀螺固定位置漂移平均减小30％～50％,提出的建模与优化设计方法有效地提高了三浮陀螺精度.