[发明专利]轴向分相磁悬浮飞轮转子陀螺效应抑制方法

权利要求书

1.一种轴向分相磁悬浮飞轮转子陀螺效应抑制方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、基于平动和转动坐标系构建轴向分相磁悬浮飞轮转子动力学模型；

S2、采用分散控制实现平动模态与转动模态解耦；步骤S2具体为，

步骤S21、将位移传感器检测到的转子径向位移信号变换到转子质心处，坐标变换矩阵A为：

其中，x、y为质心坐标下转子在x轴方向和y轴方向的平动位移，α和β为不考虑转子弯曲变形下转子绕x轴和y轴的转动角；电机A相位移传感器检测到转子径向平动位移分别为x_a,y_a，B相位移传感器检测到转子径向平动位移分别为x_b,y_b；l_sa和l_sb分别为A相位移传感器和B相位移传感器到质心点O的距离；

步骤S22、对平动模态与转动模态分别采用控制器，得到质心坐标系下的控制电流信号{i_x,i_y,i_α,i_β}；

步骤S23、采用坐标变换矩阵B，将质心坐标系的坐标转化为电机A相和B相坐标系下的坐标，即将转子质心处的控制信号转化为电机A相和B相悬浮绕组的控制信号：

其中，i_x、i_y分别是平动x、y轴方向的控制电流，i_α、i_β分别是转动α、β轴方向的控制电流，i_ax、i_bx、i_ay、i_by分别是电机A相和B相的x、y轴方向悬浮控制电流，l_a、l_b分别为电机A相和B相定子中心到质心点0的距离；

步骤S24、采用负刚度补偿器产生补偿信号式(8)，将其与电机悬浮力控制信号叠加，驱动悬浮绕组功率放大器即PWM放大器产生电流；

其中，Δi_bx为电机B相x轴方向悬浮绕组补偿电流信号，Δi_ay为电机A相y轴方向悬浮绕组补偿电流信号；Δk_hx为电机A相和B相x轴方向的位移刚度差Δk_hx＝k_hax-k_hbx，Δk_hy为电机A相和B相y轴方向的位移刚度差Δk_hy＝k_hay-k_hby；k_ibx是电机B相x轴方向的电流刚度，k_iay是电机A相y轴方向的电流刚度；

通过不对称的负刚度补偿，对象被描述为：

其中，m是飞轮转子质量，J_x,J_y分别是围绕x轴和y轴旋转的惯性矩，H是角动量，k_iax是电机A相x轴方向的电流刚度，k_hax是电机A相x轴方向的位移刚度，k_iby是电机B相y轴方向的电流刚度，k_hby是电机B相y轴方向的位移刚度；

S3、基于逆系统解耦的集中控制实现章动模态与进动模态解耦；

S4、对解耦后的非线性系统通过鲁棒伺服调节器和动态补偿器进行系统闭环综合。