新型磁悬浮陀螺飞轮驱动电机与磁轴承控制系统设计

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1、中位代吁：１００１７学５２２０１５０２２９北京石油化工学院硕士研究生学位论文题目新型磁悬浮陀螺飞轮驱动电机与磁轴承控制系统设计研究生高宪鹏专业领域机械工程校内导师吴波教授校外导师李毅高工日期：２０１８年６月２５曰北京石油化工学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的

2、个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：７Ｐ／Ｌ关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京石油化工学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京石油化工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。论文暂不公开注释：本

3、学位论文属于暂不公开范围，在ｘ年解密后适用本授权书。非暂不公开论文注释：本学位论文不属于暂不公开范围，适用本授权书。、博心Ｌ作者签名：日期：？＞（＞＾校内导师签名：日期：学位论文数据集中图分类号TM359.9学科分类号590论文编号1001720180229密级公开学位授予单位代码10017学位授予单位名称北京石油化工学院作者姓名高宪鹏学号5220150229获学位专业名称机械工程获学位专业代码085201中国人民解放军航天磁悬浮陀螺飞轮驱动电课题来源研究方向工

4、程大学机与磁轴承控制论文题目新型磁悬浮陀螺飞轮驱动电机与磁轴承控制系统设计新型磁悬浮陀螺飞轮，转速控制，电机驱动器设计，磁轴承控制系统关键词设计，DSP+FPGA论文答辩日期2018.06.06*论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长校内指导教师吴波教授北京石油化工学院机械制造与工艺校外指导教师李毅高工燕山石化机械工程中国石油大学（北评阅人1张蓬副教授机电一体化京）摩擦学及微机电系评阅人2魏彬副教授北京化工大学统评阅人3刘本东副教授北京工业大学机械工程北京第二机床厂

5、有答辩委员会主席陈耀昌教授级高工机械工程限公司答辩委员1焦向东教授北京石油化工学院机械工程答辩委员2孙东亮教授北京石油化工学院机械工程答辩委员3张华教授北京石油化工学院机械工程答辩委员4黄继强副教授北京石油化工学院机械工程答辩委员5注：一.论文类型：1.产品研发2.工程设计3.应用研究4.工程/项目管理5.调研报告6.其他二.中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三.学科分类号在中华人民共和国国家标准（GB/T13745-9）《学科分类与代码》中查询。四.论文编号由单位代码和年份及学号的后四位

6、组成。摘要新型磁悬浮陀螺飞轮驱动电机与磁轴承控制系统设计摘要传统机械飞轮由于定转子之间存在接触，有摩擦力大、功耗高、寿命短和噪声大缺点。磁悬浮飞轮克服了传统机械飞轮缺点，还具有主动振动控制和振动抑制的优势。磁悬浮框架飞轮通过偏转磁轴承迫使高速转子偏转，改变转子转速方向，输出瞬间大力矩，驱动航天器平台快速机动。新型磁悬浮陀螺飞轮同时具备框架飞轮的大控制力矩输出和姿态敏感功能，即能利用偏转磁轴承迫使高速转子进动，输出大力矩，也可通过偏转磁轴承补偿干扰力矩，敏感航天器姿态。新型磁悬浮陀螺飞轮的驱动电机

7、和磁轴承的控制系统是其高精度力矩输出和姿态敏感的保障，控制器的优劣将直接影响到新型磁悬浮陀螺飞轮的运行状态。本文以新型磁悬浮陀螺飞轮为研究对象，对新型磁悬浮陀螺飞轮的驱动电机和磁轴承控制系统进行了设计，从以下四个方面进行了深入研究。（1）介绍了新型磁悬浮陀螺飞轮的总体结构，新型磁悬浮陀螺飞轮的结构对于搭建的控制系统性能好坏有很大的影响。磁轴承和驱动电机作为被控对象，对其进行了详细的介绍，说明了其工作原理，建立了控制模型，为其高精度驱动做了铺垫。（2）针对新型磁悬浮陀螺飞轮高精度转速控制的要求，对

8、飞轮电机进行了分析，得到了转速误差的两个主要来源：一是电机本体结构，二是电机换相。重点对本体结构导致的误差进行了分析，提出了基于磁场测量的磁钢修正方案，设计了基于霍尔原理的磁场均匀性测量装置。最后，在搭建的装置上进行了磁场测量实验，实验证明：该装置能够对磁场均匀性进行测量，对电机磁钢装配具有很好的参考作用，提高驱动电机转速精度。（3）针对高速驱动电机调速范围广、精度要求高的特点，提出了基于模糊自适应PI控制器的转速调节算法。以新型磁悬浮陀螺飞轮驱动电机为对象，设计了一套以DSP为控制核心的电机驱