导读:本文包含了反作用飞轮论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:反作用飞轮电机,控制分配,PD控制,滑模变结构控制
反作用飞轮论文文献综述
刘悦[1]（2019）在《双反作用飞轮电机力矩控制与分配策略研究》一文中研究指出航天器的姿态控制系统是航天器可以根据指令完成姿态任务的核心,直接决定航天器的抗干扰性及姿态控制精度。反作用飞轮工质消耗少、精度高、机构简单、可靠性高,是航天器姿态控制系统中常用的执行机构。为了能够通过反作用飞轮变速旋转提供的反作用力矩控制航天器姿态变换,需要采用合理的飞轮构型及其控制系统,设计其控制律和电机控制分配算法,实现电机力矩指令分配,提升控制效果。由于飞轮电机为小电感无刷直流电机,为了解决其相电流断续情况,需对电路结构进行改进并进行控制参数设计,增加系统可靠性。本文选用正交双反作用飞轮构型,通过将叁轴姿态控制系统解构,转变为单轴双飞轮组问题进行分析研究。分析双反作用飞轮构型特点、工作原理和优势,选择正交双反作用飞轮构型作为姿态控制系统飞轮构型。将叁轴双飞轮姿态控制问题解构为单轴双反作用飞轮组力矩控制问题,得到双反作用飞轮姿态控制系统框图。对单轴双飞轮组进行飞轮组姿态控制律设计。分析传统PD控制和滑模变结构控制原理,分别设计了两种控制律对双反作用飞轮电机组进行控制。分析比较各控制律参数对系统的影响,比较两种控制律的姿态控制效果。依据位置控制及参数适应性要求,选用滑模变结构控制作为双反作用飞轮控制系统的控制律。设计合理电机控制力矩分配算法,解决有冗余配置的单轴双飞轮组构型的控制分配问题。针对飞轮姿态控制系统过零及饱和问题,结合动态分配理论进行控制分配策略设计。保证力矩变化平缓、精度高的同时,在理想转速范围内输出指令力矩。通过增加反馈环节优化闭环力矩控制分配策略,使各飞轮的力矩指令分配到执行机构,确保执行效果,提高系统稳定性、控制精度及可靠性,减小安装偏差影响。反作用飞轮电机为小电感无刷直流电机,本文提出新型的叁电平直流调压电路及叁相逆变电路相结合的电路结构,避免电流断续现象,减小转矩脉动。设计电机针对力矩指令所采用的控制系统结构,采用外环为速率回路、内环为电流回路的速率反馈力矩模式控制方案。实现期望力矩实时跟踪和内部干扰力矩的抑制。为了验证双反作用飞轮构型和姿态控制律、控制分配算法、驱动电路的合理性及可行性,搭建实验平台进行验证实验。设计单轴双反作用飞轮电机实验平台实现位置控制,保证各飞轮不存在转速过零及饱和现象。通过实验平台电机转速和系统响应情况验证所提出的构型、控制律、控制分配算法和驱动电路的有效性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
张志强[2]（2019）在《反作用飞轮用滚动轴承的动态特性分析》一文中研究指出随着现代科学技术的飞速发展,航空航天技术近年来已取得了长足的进步,取得了一系列的成果。但随着航空航天技术的发展,航天器的机构日益复杂,同时也显露出新的瓶颈问题。半个世纪以来,航天器的寿命受到极大关注。随着我国卫星在轨数量的不断增多和空间攻防技术的持续深入,空间飞行器对高精度稳定控制、长寿命可靠服役、大角度快速机动的需求日益强烈,如何改善航天器在轨道上的寿命成为一个新问题。其中,卫星的调姿方式也是限制航天器寿命的主要因素。以往的喷气调姿虽然简单有效,但因携带气体有限,一旦耗尽,调姿将不可实现。目前广泛使用的动量轮调姿即可解决该问题,但其结构复杂,而且其中的轴承寿命成为限制动量轮使用的关键。本文以反作用飞轮用轴承为研究对象,建立球轴承动力学模型,启动加速度模型和ADAMS仿真模型。从轴承的受力状态、保持架的打滑以及保持架的稳定性等方面来研究轴承的动态特性,通过对动态特性的研究,为反作用飞轮用轴承的使用及轴承参数的优化设计提供了指导。本文建立了基于外圈旋转的轴承拟动力学模型。利用MATLAB进行编程求解动力学方程,进而得到轴承滚动体与套圈之间的接触角、油膜厚度、接触应力等。同时,本文研究了轴承套圈的沟曲率系数、轴承的转速以及轴承轴向力的大小对其动态特性的影响,并与内圈旋转所得到的结果进行比较。通过比较可以得到,由于外圈旋转产生的离心力使得轴承间隙增加,其与内圈旋转所产生的结果有较大的差别。本文针对反作用飞轮转速过零工况,研究了轴承启动加速时的瞬态动力学行为。通过建立轴承启动加速模型,分析了轴承在内、外圈分别旋转的情况下,启动加速时加速度大小对滚动体转速、打滑率、滑动速度以及滑滚比等的影响。分析结果表明,外圈旋转使得轴承滚动体的跟随性下降,打滑率和滑滚比增加。较小的加速度有利于滚动体转速的跟进。本文利用仿真软件ADAMS建立了轴承的多体动力学模型,分析了加速度大小、轴向力大小以及保持架兜孔形状等对保持架稳定性的影响,并与稳态运行结果进行了比较。通过分析发现,减小轴承启动加速度、减小轴承轴向载荷以及增加兜孔周向间隙在一定程度上均有利于保持架运行的稳定性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-04-01）
张国云,王大鹏,蔡立锋,张国雪,张卫涛[3]（2019）在《一种卫星反作用飞轮延寿方法》一文中研究指出针对反作用飞轮长时间工作出现的性能退化问题,提出一种反作用飞轮和磁力矩器联合控制使反作用飞轮延寿的方法。通过滚动轴在姿态机动模式下采用比例积分微分(PID)轮控,而在正常稳态模式下使用比例微分(PD)磁控,实现在不降低姿态控制精度的前提下减少反作用飞轮工作时间,从而延长其工作寿命的目标。对联合控制姿态的延寿方法进行仿真分析,验证滚动轴稳态磁控算法、磁控接入及退出条件的正确性。以某低轨卫星为例进行在轨验证,遥测数据显示:卫星正常运行2年多,滚动轴姿态超差最大约2.6°,且绝大部分时间均小于1°,卫星稳态情况下没有自主切换回PID轮控方式,飞轮因长期轴承摩擦引起的电流、温度增大趋势得到有效缓解,飞轮在轨寿命得到延长。(本文来源于《航天器工程》期刊2019年01期）
陈必发,吕亮亮,彭福军,唐国安[4]（2018）在《利用反作用飞轮抑制太阳电池阵振动的原理和方法研究》一文中研究指出以太阳能电池阵为例,针对空间飞行器柔性附件的振动抑制问题,提出利用飞轮变速产生的反作用力矩对柔性附件施加人工阻尼,实现加快振动衰减、降低振动响应的方法。在由模态坐标表示的太阳能电池阵振动模型的基础上,根据可测的电池阵根部弯矩建立并确定反作用飞轮旋转速度的振动控制策略,阐述其力学机理。该控制律关系简单,原理清晰。仿真验证具有实际尺寸结构的有限元模型,结果表明:采用约占电池阵质量2%的飞轮作动器可使振动衰减时间缩短2/3。(本文来源于《上海航天》期刊2018年01期）
刘光辉,周军,马学龙[5]（2017）在《基于COTS器件的纳级卫星反作用飞轮的设计》一文中研究指出针对纳级卫星的任务需求,设计了一种基于商用货架器件(commercial off the shelf components、COTS)、模块化的低成本反作用飞轮方案。采用非密闭式结构,无刷电机驱动轮缘式轮盘,两者之间振动模态分析结果表明不存在共振问题;控制器采用积分分离控制算法,基于超低功耗处理器捕获霍尔信号测速,驱动MOSFET桥换相。所研制飞轮成功通过了地面性能与环境试验测试,实测结果:重量63 g,尺寸/mm为36×36×28,最大转速9 000 r/min,最大角动量≥5.5 m Nms,输出力矩为≥0.2 m Nm,功耗≤500 mW。2016年6月25日,该飞轮随世界首颗12U立方星"翱翔之星"即西北工业大学首颗卫星,搭载"长征7号"发射入轨,在轨服役99天直到卫星坠入大气层,工作状态良好。地面测试与飞行验证结果均表明:基于COTS的飞轮设计方案有效可行,满足卫星任务需求。(本文来源于《西北工业大学学报》期刊2017年06期）
全春楼,宁蜀悦[6]（2017）在《一种新型反作用飞轮的设计与仿真》一文中研究指出为了减小传统反作用飞轮的轴向长度,增强反作用飞轮的寿命和抗冲击能力,设计了一种新型的超薄磁悬浮反作用飞轮。采用轴向磁通的永磁电机替代传统的径向磁通的永磁电机技术,达到减小飞轮的轴向长度;采用磁悬浮技术,达到增强飞轮的寿命和抗冲击能力。另外,对设计的新型反作用飞轮的结构进行简单介绍。最后,对飞轮轮体的固有频率、轮体的最小安全系数进行了仿真与校核,验证了此方案的可行性。(本文来源于《航天制造技术》期刊2017年05期）
刘光辉,周军,GUO,Jian,马学龙,王成飞[7]（2017）在《微型反作用飞轮速度估计与控制策略研究》一文中研究指出为了满足皮纳卫星、立方星的姿态控制精度要求,提高微型反作用飞轮控制精度,基于开关式霍尔元件,设计测速与控制总体方案,提出一种将变分频T法与带速度切换迟滞环的滑动均值滤波相结合的速度估计方法,提高测速精度,并采用积分分离的离散PID算法防止控制饱和.结果表明:速度控制的最大误差≤1.5%,平均误差≤0.4‰,误差方差≈0.25.2016年6月25日,该飞轮随世界首颗12U立方星"翱翔之星"搭载"长征7号"发射入轨,实现卫星叁轴稳定,在轨服役99d直到卫星坠入大气层,圆满完成任务.地面测试与在轨运行结果表明,所采用的方案有效可行,速度估计与控制算法能够满足卫星姿态控制系统的任务需求.(本文来源于《浙江大学学报(工学版)》期刊2017年12期）
冯健,刘昆,冯昱澍[8]（2017）在《磁悬浮反作用飞轮高精度力矩控制》一文中研究指出为提高磁悬浮反作用飞轮输出力矩精度,针对传统控制方法下永磁无刷直流电机非理想反电势和换相引起的转矩脉动,分别提出补偿控制策略。非换相期间,根据转速和位置信息,估计实时反电势来获取参考电流,通过设计的力矩控制器直接计算出调制占空比以补偿非理想反电势引起的力矩脉动;分析全转速范围内换相期间转矩波动的特点,分别提出低速区非换相相调制和中高速区间关断相调制的换相转矩脉动抑制策略,并给出换相时间的计算方法。实验表明所提控制方法显着提高了飞轮的输出力矩精度,从而验证了方法的正确性和有效性。(本文来源于《国防科技大学学报》期刊2017年03期）
姜宁翔[9]（2016）在《一种微小型反作用飞轮控制器设计与实现》一文中研究指出反作用飞轮是叁轴卫星姿态控制系统的重要执行部件,针对重量100kg左右的深空探测卫星,需要有针对性开发一款角动量、输出力矩、外形尺寸、重量、功耗均能满足要求的微小型飞轮,根据飞轮确定的技术指标,研制开发一款与之配套的微小型飞轮控制器。要求飞轮控制器能够达到集成化、小型化和通用化的要求。本文以某型号“微小型反作用飞轮设计和研制”项目为背景,设计了一种微小型反作用飞轮控制器。首先,本文介绍了课题来源和研究意义,介绍了国内外飞轮控制器的研发情况,提出了存在的问题和本文的主要内容;其次,介绍了航天器系统对飞轮的应用原理,对飞轮产品的各个组成部分进行了详细介绍,对本课题技术指标进行了详细分解和分析;再次,介绍了飞轮控制器软件系统环境和硬件接口、软件结构、通信协议、运行设计和核心算法设计,给出了工程上实用的算法流程;然后,详细介绍了飞轮控制器的硬件设计,其中包括微控制器单元、电机驱动单元、电机电流采样反馈单元、飞轮温度采样处理单元、通讯接口单元等主要组成单元的设计,并结合空间环境要求,介绍了主要芯片的工作温度选型,以及产品抗辐照试验情况;最后,介绍了飞轮控制器硬件和软件的可靠性设计情况、飞轮试验和测试结果,并作了进一步的分析总结。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2016-11-01）
王嘉轶,闻新,张婉怡[10]（2016）在《卫星群反作用飞轮的故障诊断方法研究》一文中研究指出卫星群飞行技术是航天领域的新兴技术,多个低成本小卫星可以完成较为艰巨的太空任务,但与此同时也会带来更多的故障问题。面对复杂的空间环境,针对卫星群可能发生的故障问题,提出了一种分布式卫星群系统故障诊断方案,通过基于Elman神经网络的故障诊断方法完成对卫星群姿态控制系统的故障诊断。试验结果表明,该方案能够快速检测出卫星群中反作用飞轮发生的故障,并且让邻近卫星通过神经网络也能检测到该故障的发生,表现出很好的准确性和实时性,在实际应用中有效可行。(本文来源于《中国空间科学技术》期刊2016年04期）
反作用飞轮论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着现代科学技术的飞速发展,航空航天技术近年来已取得了长足的进步,取得了一系列的成果。但随着航空航天技术的发展,航天器的机构日益复杂,同时也显露出新的瓶颈问题。半个世纪以来,航天器的寿命受到极大关注。随着我国卫星在轨数量的不断增多和空间攻防技术的持续深入,空间飞行器对高精度稳定控制、长寿命可靠服役、大角度快速机动的需求日益强烈,如何改善航天器在轨道上的寿命成为一个新问题。其中,卫星的调姿方式也是限制航天器寿命的主要因素。以往的喷气调姿虽然简单有效,但因携带气体有限,一旦耗尽,调姿将不可实现。目前广泛使用的动量轮调姿即可解决该问题,但其结构复杂,而且其中的轴承寿命成为限制动量轮使用的关键。本文以反作用飞轮用轴承为研究对象,建立球轴承动力学模型,启动加速度模型和ADAMS仿真模型。从轴承的受力状态、保持架的打滑以及保持架的稳定性等方面来研究轴承的动态特性,通过对动态特性的研究,为反作用飞轮用轴承的使用及轴承参数的优化设计提供了指导。本文建立了基于外圈旋转的轴承拟动力学模型。利用MATLAB进行编程求解动力学方程,进而得到轴承滚动体与套圈之间的接触角、油膜厚度、接触应力等。同时,本文研究了轴承套圈的沟曲率系数、轴承的转速以及轴承轴向力的大小对其动态特性的影响,并与内圈旋转所得到的结果进行比较。通过比较可以得到,由于外圈旋转产生的离心力使得轴承间隙增加,其与内圈旋转所产生的结果有较大的差别。本文针对反作用飞轮转速过零工况,研究了轴承启动加速时的瞬态动力学行为。通过建立轴承启动加速模型,分析了轴承在内、外圈分别旋转的情况下,启动加速时加速度大小对滚动体转速、打滑率、滑动速度以及滑滚比等的影响。分析结果表明,外圈旋转使得轴承滚动体的跟随性下降,打滑率和滑滚比增加。较小的加速度有利于滚动体转速的跟进。本文利用仿真软件ADAMS建立了轴承的多体动力学模型,分析了加速度大小、轴向力大小以及保持架兜孔形状等对保持架稳定性的影响,并与稳态运行结果进行了比较。通过分析发现,减小轴承启动加速度、减小轴承轴向载荷以及增加兜孔周向间隙在一定程度上均有利于保持架运行的稳定性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
反作用飞轮论文参考文献
[1].刘悦.双反作用飞轮电机力矩控制与分配策略研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[2].张志强.反作用飞轮用滚动轴承的动态特性分析[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].张国云,王大鹏,蔡立锋,张国雪,张卫涛.一种卫星反作用飞轮延寿方法[J].航天器工程.2019
[4].陈必发,吕亮亮,彭福军,唐国安.利用反作用飞轮抑制太阳电池阵振动的原理和方法研究[J].上海航天.2018
[5].刘光辉,周军,马学龙.基于COTS器件的纳级卫星反作用飞轮的设计[J].西北工业大学学报.2017
[6].全春楼,宁蜀悦.一种新型反作用飞轮的设计与仿真[J].航天制造技术.2017
[7].刘光辉,周军,GUO,Jian,马学龙,王成飞.微型反作用飞轮速度估计与控制策略研究[J].浙江大学学报(工学版).2017
[8].冯健,刘昆,冯昱澍.磁悬浮反作用飞轮高精度力矩控制[J].国防科技大学学报.2017
[9].姜宁翔.一种微小型反作用飞轮控制器设计与实现[D].国防科学技术大学.2016
[10].王嘉轶,闻新,张婉怡.卫星群反作用飞轮的故障诊断方法研究[J].中国空间科学技术.2016