夏长峰， 蔡远文， 任 元， 王英广

(1. 装备学院 研究生院， 北京 101416； 2. 装备学院 航天装备系， 北京 101416； 3. 北京控制工程研究所， 北京 100190)

基于鲁棒调节和目标值滤波的CMG群力矩控制

夏长峰1， 蔡远文2， 任 元2， 王英广3

(1. 装备学院 研究生院， 北京 101416； 2. 装备学院 航天装备系， 北京 101416； 3. 北京控制工程研究所， 北京 100190)

为实现控制力矩陀螺群高精度快响应力矩控制，提出了一种基于鲁棒调节和目标值滤波的控制方法。建立了采用永磁直流无刷力矩电机的框架伺服系统数学模型,根据被控对象的传递函数设计了鲁棒调节器，针对装置状态可观测的特点对鲁棒调节器进行了简化，提出了镇定补偿器和伺服补偿器的关键参数计算方法，实现了转速控制的渐近调节且确保了动态性能指标，并提出采用目标值滤波器进一步加强系统的动态跟踪性能；在此基础上，依托金字塔安装构型的控制力矩陀螺群实现了系统力矩快速精确输出。MATLAB仿真结果表明：所提出的控制算法对1 N·m的力矩阶跃信号控制误差较传统比例-积分-微分算法降低了65.7%，响应时间减少了37.2%；对sin(20πt) N·m的正弦力矩跟踪时，可将力矩输出误差稳定在±2.1%之间。

控制力矩陀螺；目标值滤波；鲁棒调节；框架伺服系统；金字塔构型；高精度快响应控制

随着我国航天事业的飞速发展以及航天任务的多样化，对航天器姿态控制系统的快速机动响应能力提出了更高要求[1]。控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope，CMG)输出力矩大，响应速度快[2-3]，是飞船、卫星、空间站等航天器进行姿态快速机动需采用的关键执行机[4]。……