[发明专利]一种控制力矩陀螺框架系统挠性支撑干扰抑制方法

权利要求书

1.一种控制力矩陀螺框架系统挠性支撑干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，根据控制力矩陀螺框架系统转速输出量与电流输入量之间的动力学关系建立框架系统标称模型；

第二步，建立挠性支撑干扰在控制力矩陀螺框架轴引入的转动模态与框架系统产生并联耦合后的传递函数，分析挠性支撑干扰的频率分布；

第三步，根据挠性支撑干扰频率分布特点，选取混合灵敏度加权函数，设计H_∞控制器对挠性支撑干扰进行抑制；

第四步，设计频域干扰观测器，对摩擦力矩、齿槽力矩、陀螺力矩、空间环境进行补偿；

第五步，将第三步设计的H_∞控制器与第四步设计的频域干扰观测器进行复合，对挠性支撑干扰进行抑制；

所述第一步，根据控制力矩陀螺框架系统转速输出与电流输入之间的动力学关系建立框架系统标称模型：

其中，ω,i_q分别为控制力矩陀螺框架系统转速与电流控制量；G_p(s)为框架系统标称模型；s为传递函数复变量；K_pi(s)为电流控制器传递函数；k_t为转矩系数；J为转子惯量与框架转动惯量之和；L为定子电感；R为定子电阻；k_u为反电动势系数。

2.根据权利要求1所述的一种控制力矩陀螺框架系统挠性支撑干扰抑制方法，其特征在于：

所述第二步，建立挠性支撑干扰在控制力矩陀螺框架轴引入的转动模态与框架系统产生并联耦合后的传递函数，分析挠性支撑干扰的频率分布：

2.1)首先建立挠性支撑干扰在控制力矩陀螺框架轴引入的转动模态与框架系统产生并联耦合后的传递函数：

其中，G_r(s)为挠性支撑在控制力矩陀螺框架轴引入的转动模态与框架系统产生并联耦合后的传递函数；G_p(s)为框架系统标称模型；n为挠性支撑结构模态阶数；λ_i,ρ_i,ξ_i分别为第i阶模态对应的模态增益、阻尼比和模态频率；s为传递函数复变量；Σ为加和函数；

2.2)然后，利用频域分析方法，获取挠性支撑干扰的频率分布信息。

3.根据权利要求1所述的一种控制力矩陀螺框架系统挠性支撑干扰抑制方法，其特征在于：

所述第三步，根据挠性支撑干扰频率分布特点，选取混合灵敏度加权函数，设计H_∞控制器对挠性支撑干扰进行抑制；

3.1)首先，建立框架系统的混合灵敏度函数：

其中、S(s),T(s)分别为控制力矩陀螺框架系统灵敏度函数、补灵敏度函数；K(s)为待设计的H_∞控制器；G_p(s)为控制力矩陀螺框架系统标称模型；s为传递函数复变量；

3.2)其次，选择混合灵敏度函数加权函数，使得期望性能归结为H_∞范数指标：

其中，W_S(s),W_KS(s),W_T(s)分别为控制力矩陀螺框架系统灵敏度加权函数、控制加权函数和补灵敏度加权函数；|| ||_∞为无穷范数；γ为性能指标；s为传递函数复变量；

3.3)然后，利用Matlab鲁棒控制工具箱求解H_∞控制器K(s)保障框架系统稳定性以及对挠性支撑干扰进行抑制。