高速大惯量磁悬浮转子系统 章动交叉控制的保相角裕度设计

魏 彤; 房建成

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高速大惯量磁悬浮转子系统章动交叉控制的保相角裕度设计

论文 | 更新时间：2020-08-12

- 高速大惯量磁悬浮转子系统章动交叉控制的保相角裕度设计
- Proof-phase-margin design of nutation cross-feedback control in magnetically suspended high-speed rotor system with large rotary inertia
- 光学精密工程 2007年15卷第6期页码：858-865
- 作者机构：
  
  北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京 100083
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  中图分类号： TM303.3;V448.22
- 收稿日期：2006-04-14，
  
  修回日期：2007-03-21，
  
  网络出版日期：2007-06-30，
  
  纸质出版日期：2007-06-30
- 稿件说明：
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魏彤, 房建成. 高速大惯量磁悬浮转子系统章动交叉控制的保相角裕度设计[J]. 光学精密工程, 2007,15(6):858-865.

WEI Tong, FANG Jian-cheng. Proof-phase-margin design of nutation cross-feedback control in magnetically suspended high-speed rotor system with large rotary inertia[J]. Optics and precision engineering, 2007, 15(6): 858-865.
魏彤, 房建成. 高速大惯量磁悬浮转子系统章动交叉控制的保相角裕度设计[J]. 光学精密工程, 2007,15(6):858-865. DOI：

WEI Tong, FANG Jian-cheng. Proof-phase-margin design of nutation cross-feedback control in magnetically suspended high-speed rotor system with large rotary inertia[J]. Optics and precision engineering, 2007, 15(6): 858-865. DOI：

摘要

研究了章动交叉反馈校正的参数设计方法。针对大惯量高速磁悬浮转子支承系统

采用双频Bode图进行章动稳定性分析。在此基础上

提出一种基于双频Nyquist曲线的交叉参数保相角裕度设计方法。在给定相位超前角的情况下

通过矢量合成确定章动交叉的比例系数和高通滤波器截止频率

实现了章动交叉反馈的鲁棒稳定设计。设计的交叉控制器使研制的磁悬浮控制力矩陀螺转子临界稳定转速由10 500 r/min提高到20 400 r/min。试验结果表明

保相角裕度方法为交叉反馈校正提供了有效的参数设计手段。

Abstract

A parameter design method of nutation cross-feedback control is investigated. Based on nutation stability analysis of a large-inertia and high-speed rotor using two-frequency Bode diagram

a new proof-phase-margin method of cross-feedback parameter design based on two-frequency Nyquist contour is proposed. The proportional coefficient and High-pass Filter (HPF) cutoff frequency of cross-feedback are determined by vectors combination to accomplish the robust design of nutation stability. Utilizing designed cross-feedback controller

nutation stability of rotor in the magnetically suspended control moment gyroscope is significantly improved and the critical speed of rotor increases from 10 500 r/min to 20 040 r/min. It can be concluded that the proposed method is effective for cross-feedback parameter design

which provides important foundation for rotor suspension stability of control moment gyroscope and momentum flywheel.

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