[发明专利]一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法

权利要求书

1.一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，其特征在于通过如下步骤实现：

（1）计算径向磁轴承各控制通道对应的磁轴承力：

其中，f_ax、f_bx、f_ay、f_by分别为径向磁轴承控制通道ax、bx、ay、by对应的磁轴承力，i_ax、i_bx、i_ay、i_by分别是径向磁轴承控制通道ax、bx、ay、by对应的控制电流，q_ax、q_bx、q_ay、q_by分别是径向磁轴承控制通道ax、bx、ay、by对应的相对气隙中心的位移偏差，k_hax、k_hbx、k_hay、k_hby分别是径向磁轴承控制通道ax、bx、ay、by对应的位移—力标度因子，k_iax、k_ibx、k_iay、k_iby分别是径向磁轴承控制通道ax、bx、ay、by对应的电流—力标度因子， 是径向磁轴承控制通道ax、bx、ay、by由于电磁中心不对称导致的静态磁偏心力；

（2）计算航天器姿态变化时径向磁轴承的进动力矩：

其中，M_cx、M_cy为转子分别沿x轴和y轴的进动力矩，其中l_m为径向磁轴承中心到坐标原点的距离；

（3）根据航天器姿态角速度的粗估计方程，获得姿态角速度粗估计值：

其中， 为沿转子x轴和y轴的航天器姿态角速度的粗估计值，H为转子角动量；

（4）计算姿态测量系统闭环系统传递函数G(s)：

其中，K_h＝diag(k_hax k_hbx k_hay k_hby)，K_i＝diag(k_iax k_ibx k_iay k_iby)，C_m、 为坐标转换矩阵，分别表示为为C_m的逆矩阵， 为C_m取逆后的转置矩阵， 为 的转置矩阵，G_c为PID控制器的传递函数，G_w为功放模块的传递函数，G_g为转子动力学模块的传递函数，K_s为位移传感器模块的传递函数，将得到的G(s)写成如下形式：

其中，G_xx(s)为x轴姿态测量传递函数，G_xy(s)为x轴对y轴的交叉轴姿态测量传递函数，G_yy(s)为y轴姿态测量传递函数，G_yx(s)为y轴对x轴的交叉轴姿态测量传递函数；s为拉普拉斯变换算子；

（5）根据G(s)，计算传递函数解耦矩阵D_d(s)和补偿矩阵D_c：

D_c＝(G(s)D_d(s)|_s＝0)^-1

（6）获得解耦补偿后的航天器姿态角速度的精估计值为： 

其中 分别为沿转子x轴和y轴的航天器姿态角速度的精估计值。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮惯性执行机构的姿态角速度测量方法，其特征在于：所述步骤（4）中PID控制器的传递函数G_c为：

其中k_P为PID控制器的比例系数，k_I为PID控制器的积分系数，k_D为PID控制器的微分系数，s为拉普拉斯算子，I₄为4×4的单位阵。