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硕士学位论文

飞轮调速系统驱动及控制实现

THE IMPLEMENTATION OF THE DRIVE AND
CONTROL OF VARIABLE SPEED FLYWHEEL
SYSTEM


徐春雷






哈尔滨工业大学

2012 年 7 月
国内图书分类号：TM351 学校代码：10213
国际图书分类号： 密级：公开




工学硕士学位论文

飞轮调速系统的驱动及控制实现









硕士研究生 ： 徐春雷
导师 ： 赵 辉 教授
申请学位 ： 工学硕士
学科、专业 ： 控制科学与工程
所在单位 ： 控制与仿真中心
答辩日期 ： 2012 年 7 月
授 予 学位 单 位 ： 哈尔滨工业大学
Classified Index: TM351
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Dissertation for the Master Degree in Engineering

THE IMPLEMENTATION OF THE DRIVE
AND CONTROL OF VARIABLE SPEED
FLYWHEEL SYSTEM







Candidate: Xu Chunlei
Supervisor: Prof. Zhao Hui
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Control Science and Engineering
Affiliation: Control and Simulation Center
Date of Defence: July,2012
Degree Conferring Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘 要
基于动量交换原理的姿态控制执行机构的实现技术一直是航天器发展的关
键技术之一。本文以应用在变速控制力矩陀螺(VSCMG)和陀螺飞轮(Gyrowheel)
中的飞轮调速系统为研究背景，研究了此类姿态控制机构中的飞轮调速系统的
驱动及控制技术。在飞轮调速系统中要求飞轮电机不仅能够实现高精度的稳速
控制，同时还能实现一定范围内的变速控制。因此飞轮调速系统所选用的伺服
控制方法为锁相环伺服控制方法。
首先，本文针对飞轮调速系统所采用的无刷直流电机，给出了二阶的电机
控制模型。对锁相环控制系统进行了分析，验证了多状态鉴频鉴相器要优于常
见的三状态鉴频鉴相器控制模型；同时分析了不同型别锁相环所对应的环路滤
波环节的表达式。针对二型锁相环系统跟踪速率斜坡信号时存在稳态误差，只
能实现电机稳速控制的现状。提出了高