微动量轮高精度滑模变结构控制

摘要

基于滑模变结构算法研究了小卫星微动量轮的精确控制.在系统整体控制框架的基础上,对微动量轮动力学模型进行了分析;结合理想模型引入纹波电压、摩擦系数不确定性、扰动力矩等干扰因素,完善了微动量轮动力学模型.设计了等效滑模变结构控制算法,并对控制率参数进行了仿真优化.通过MATLAB仿真,对比分析了滑模变结构控制和常规PI控制在转速控制和力矩控制两种模式下的特性.最后,实验设计了微动量轮样机.仿真结果表明:基于滑模变结构控制的微动量轮转速控制精度达到±0.5 r/min,从o加速到2 000 r/min的时间为18s,均明显优于PI控制.实验结果表明:利用滑模变结构控制的微动量轮转速控制精度达到±0.9 r/min,从o加速到2 000 r/min的时间为26s.上述结果显示:利用滑模变结构控制算法可以有效克服微动量轮控制中的干扰因素,提高转速控制精度和输出力矩稳定度,缩短转速变化响应时间.