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基于BM3803+FPGA的磁悬浮飞轮磁轴承控制器的设计与实现被引量：4: 2011年; 磁悬浮飞轮是卫星进行高精度姿态控制的理想执行机构,BM3803作为国内具有自主产权的SPARC V8构架的空间处理器,具有高可靠性、可移植性、可扩展性等特点,为了提高空间用磁悬浮飞轮控制系统的可靠性和灵活性,对基于BM3803的磁轴承数字控制器进行研究。首先,对磁轴承系统进行建模,并选择合适的控制策略。接着,提出了一种基于BM3803+FPGA的磁轴承数字控制器方案。然后,搭建了实验系统并测试系统的实际性能。经理论分析,基于BM3803+FPGA的磁轴承控制器相对基于DSP+FPGA的控制器失效率降低了30%,实验结果表明新的系统功耗降低10%,在磁悬浮飞轮工作转速范围内,飞轮转子跳动量小于18μm,达到了较高的控制精度。; 程炳琳刘虎刘刚; 关键词：磁悬浮飞轮主动磁轴承

使用辅助槽减小高速永磁电动机的转子涡流损耗被引量：2: 2012年; 在高速永磁电动机中,转子涡流损耗会使转子温度升高,影响电机效率等性能,甚至导致永磁体过热退磁。针对高速永磁电动机中的转子涡流损耗问题,提出使用辅助槽来减小转子涡流损耗,研究了不同宽度、深度、槽型、数目和槽角的辅助槽对转子涡流损耗的影响,分析了其减小转子涡流损耗的原因以及开辅助槽对电机性能的影响。得出通过选取合适的辅助槽可以减小转子涡流损耗,同时不会明显降低电机的反电势。对高速永磁电动机的设计和分析具有重要的理论研究和工程应用价值。; 高鹏飞房建成韩邦成孙津济; 关键词：转子涡流损耗

高速磁悬浮电机电磁轴承变偏置电流控制被引量：3: 2012年; 针对高速磁悬浮电机电磁轴承采用固定偏置电流导致功耗较大问题,在控制电流采用PID控制基础上,介绍了一种变偏置电流减小电磁轴承功耗的控制方法。推导出电磁轴承功耗与偏置电流关系,结合约束条件,得到最低功耗时偏置电流关于转子位移偏差的函数表达式。为了提高系统快速响应能力,在实际应用中对偏置电流函数表达式进行近似线性化处理。仿真和实验结果表明:该方法既能保证磁悬浮轴承系统稳定起浮,同时静态悬浮和降速过程中降低轴承线圈铜耗达94%,电机转频达700 Hz时降低轴承铁耗约为74%,降低功耗效果明显。; 李红郭树星韩邦成郑世强; 关键词：电磁轴承近似线性化低功耗

基于滑模扰动观测器的磁轴承主动振动控制被引量：18: 2012年; 由于磁悬浮控制力矩陀螺转子的不平衡振动会造成控制力矩陀螺系统的同频扰动,影响卫星姿态控制精度与卫星载荷精度,本文提出了基于滑模变结构扰动观测器的磁轴承主动振动控制方法。首先,对不平衡扰动力和力矩作用下的磁轴承-转子系统进行建模;接着,设计了滑模变结构扰动观测器观测不平衡扰动力和力矩;然后,利用跟踪微分器估计位移传感器输出信号的微分获取速度信号,降低观测器的阶数;最后,将滑模扰动观测器的输出引入磁轴承控制器,对观测得到的同频不平衡扰动力和力矩进行补偿。仿真和试验结果均表明,设计的滑模变结构观测器实现了对不平衡扰动的观测,通过控制器有效地实现了对不平衡扰动的补偿,减少了72%的同频振动。; 韩邦成崔华汤恩琼; 关键词：磁轴承振动控制扰动观测器变结构控制

Homopolar型径向磁轴承转子涡流损耗的分析与优化被引量：5: 2013年; 采用永磁偏置径向磁轴承支撑的转子高速旋转时,转子内会产生过大的涡流损耗,进而引起热量过高,导致转子温度升高且分布不均匀,影响磁轴承系统的性能。采用Flux有限元软件对Homopolar型永磁偏置径向磁轴承转子的涡流损耗进行了三维时步有限元分析。在保持磁轴承承载力和气隙磁密不变的条件下,分析了磁轴承的结构参数,包括磁极个数、磁极极宽、气隙长度,对转子涡流损耗的影响。仿真结果表明:增加磁轴承的磁极数会使转子的涡流损耗先增加后减小;磁轴承的磁极极宽和气隙长度的增加可以有效地减少转子涡流损耗。根据以上分析结果,提出了降低磁轴承转子涡流损耗的方法,并对磁轴承进行了优化,为低功耗磁轴承的设计提供了参考。; 胡小飞刘刚孙津济韩邦成; 关键词：永磁偏置径向磁轴承转子涡流损耗时步有限元

用于磁轴承位移检测的数字式电涡流位移传感器设计与实验研究被引量：8: 2011年; 磁轴承是磁悬浮飞轮、磁悬浮控制力矩陀螺的核心部件,在空间应用中的体积、重量、功耗等都有严格要求。现有的用于磁轴承位移检测的非接触式传感器输出大多是模拟信号,每个检测点都需要单独的信号线进行传输。这导致系统的体积、重量、复杂度增加,可靠性降低,抗干扰能力减弱。针对这一问题,提出了一种数字式电涡流位移传感器,它根据调频式的原理,通过CPLD测频的方法,在实现了对位移的高速高精度检测的同时,增强了系统的可靠性和抗干扰能力。; 庞喜浪刘刚文通; 关键词：位移传感器电涡流数字式磁轴承

大型磁悬浮CMG转子的组合优化策略被引量：13: 2012年; 为提高空间站用大型磁悬浮CMG(Control Moment Gyroscope)系统的设计效率,并获得最优设计参数,针对高转速(12000r/min)大角动量(1000N.m.s)磁悬浮转子进行优化设计与分析。提出了一种基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming,NLPQL)的组合优化策略来优化转子组件。采用ANSYS进行参数化建模,通过ISIGHT软件集成ANSYS实现优化过程。取转子质量和最大等效应力分别最小为优化目标,选择转子轮盘结构尺寸为设计变量,并根据转子运行工况对转子提出包括尺寸、强度、效能等方面约束限制。与GA、NLPQL算法相比组合优化策略的优化结果要优于单纯使用一种全局优化算法或局部优化算法。组合优化策略结果表明转子质量减少了3.92%;安全系数提高了2.69%。实验结果证明了组合优化策略的设计结果。; 韩邦成袁倩; 关键词：有限元遗传算法

磁轴承用电涡流位移传感器串扰产生及抑制方法研究被引量：16: 2010年; 针对磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)对位移传感器的特殊性能指标要求,设计了一种五自由度电涡流位移传感器系统,将径向探头和测量电路进行了集成一体化设计,对探头之间串扰产生的原因进行了理论分析,并提出在原有振荡电路上增加调整电容,通过调节调整电容值提高探头之间串扰频率使其无法通过后续滤波的方法抑制串扰,提高了转子的位移检测精度。实验结果表明,实现了转子在0～30000r/min范围内的稳定悬浮,悬浮精度小于20μm,满足了磁悬浮CMG电磁轴承对转子位移高精度检测的需求。; 王志强刘刚刘刚; 关键词：控制力矩陀螺位移传感器电涡流传感器串扰

估计力矩反馈在CMG框架伺服系统中的应用: 2012年; 磁悬浮控制力矩陀螺(Control Moment Gyro,CMG)框架伺服系统的速率精度直接决定了陀螺输出力矩的精度。针对谐波减速器非线性扭转刚度引起框架系统速率精度低的问题,提出了一种基于估计力矩反馈抑制速率波动的控制方法。首先建立了带有非线性扭转刚度的框架系统动力学模型,提出一种基于离散非线性跟踪微分器估计角加速度并进行力矩反馈的方法。然后在Matlab中进行仿真分析,并在单框架磁悬浮CMG上进行试验。试验结果表明,加入估计力矩反馈后,系统动态响应性能得到提高,超调减小;框架角速率给定为10°/s时,速率波动量降低了42%。该方法可有效的提高CMG输出力矩的精度。; 陈彦鹏韩邦成李海涛杨莲慧; 关键词：谐波减速器控制力矩陀螺

反作用飞轮电机换相力矩波动抑制协同控制方法被引量：2: 2011年; 针对反作用飞轮电机换相所产生的非理想力矩影响卫星姿态控制精度的问题,采用永磁无刷直流电机绕组感生电势、相电流和电磁转矩的解析计算方法得到了反作用飞轮电机的换相力矩波动最小化条件,提出了基于该最小化条件的换相力矩波动抑制高动态协同控制方法,抑制反作用飞轮电机三种运行状态下的换相力矩波动。试验结果表明,电动状态下换相力矩波动减小了12%、可控能耗制动和反接制动状态下换相力矩波动减小了90%以上,验证了该方法的可行性和有效性。; 王志强房建成; 关键词：反作用飞轮能耗制动反接制动永磁无刷直流电机

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国家重点基础研究发展计划(2009CB72400103)

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机构

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