磁懸浮控制敏感陀螺（MSCSG）是一種將姿態(tài)控制和姿態(tài)測量功能合二為一的新型陀螺,采用洛倫茲力磁軸承（LFMB）控制轉(zhuǎn)子徑向偏轉(zhuǎn)。針對MSCSG 2個測量軸之間存在耦合的問題,提出了一種基于逆系統(tǒng)解耦的測量方法。首先,分析了MSCSG的結(jié)構(gòu)組成,在此基礎上建立了LFMB-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學模型,推導了MSCSG陀螺進行兩自由度姿態(tài)測量的工作原理;然后,分析了2個測量軸之間的耦合關系,進而提出采用逆系統(tǒng)對2個測量軸進行解耦。最后,對所提方法的有效性進行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明:在所提解耦方法作用下,2個測量軸之間的耦合效果得到了很好的抑制,測量精度得到了一定的提高。 

【文章來源】：北京航空航天大學學報. 2020,46(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

MSCSG陀螺房結(jié)構(gòu)示意圖

式中:I1、I3分別為xs軸正、負線圈上等大、反向的電流;I2、I4分別為ys軸正、負線圈上等大、反向的電流。則有I2=I4=Iα，I1=I3=Iβ，其中:Iα、Iβ分別表示xs軸、ys軸的偏置電流，此時相對的線圈將產(chǎn)生等大、反向安培力。從而有其中:KI=4NBL為電流剛度。

MSCSG轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)由控制器、信號調(diào)理電路、電磁鐵轉(zhuǎn)子和傳感器組成，見圖3。當轉(zhuǎn)子沿軸向高速轉(zhuǎn)動時，靠軸向磁軸承產(chǎn)生的磁場懸浮;當發(fā)生轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子將沿xr或yr方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角，高精度傳感器將檢測到轉(zhuǎn)子位置的變化，位移信號經(jīng)由信號調(diào)理系統(tǒng)傳遞至控制器，控制器將會在xr或yr方向的線圈上施加相應控制電流，改變磁場內(nèi)作用導線的電流大小并生成作用于轉(zhuǎn)子的恢復力，使轉(zhuǎn)子重新回到起始位置;最后通過測量觀察線圈上的控制電流即可推導出MSCSG的角速度。MSCSG的角速度測量主要與徑向轉(zhuǎn)動自由度有關，所以下文將通過分析轉(zhuǎn)子徑向xr和yr方向的偏轉(zhuǎn)自由度來建立動力學模型。根據(jù)剛體運動的動量矩定理，有


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