CN113569375A - 非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统 - Google Patents

非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113569375A
CN113569375A CN202110455491.9A CN202110455491A CN113569375A CN 113569375 A CN113569375 A CN 113569375A CN 202110455491 A CN202110455491 A CN 202110455491A CN 113569375 A CN113569375 A CN 113569375A
Authority
CN
China
Prior art keywords
contact magnetic
magnetic suspension
suspension actuator
coil
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110455491.9A
Other languages
English (en)
Inventor
边志强
张健
徐凯
沈毅力
王伟
栗双岭
洪振强
周丽平
步士超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Satellite Engineering
Original Assignee
Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Satellite Engineering filed Critical Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority to CN202110455491.9A priority Critical patent/CN113569375A/zh
Publication of CN113569375A publication Critical patent/CN113569375A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design

Abstract

本发明提供了一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统，包括：步骤S1：根据非接触式磁浮作动器等效电路模型，建立非接触式磁浮作动器输出力和输入电流传递函数的数学模型；步骤S2：通过基于电子天平的测试装置记录不同输入电流对应的电子天平输出，并转化为对应的作用力；步骤S3：依据输入电流和输出力的对应关系，利用最小二乘拟合得到非接触式磁浮作动器的输入电流和输出力关系的标定系数。本发明考虑非接触式磁浮作动器的等效电路，建立了非接触式磁浮作动器的数学模型，通过地面试验标定器输出力的常数，得到准确的非接触式磁浮作动器的传递函数，可用于整星控制器设计和稳定性分析，具有重要的意义。

Description

非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统
技术领域
本发明涉及非接触式磁浮作动器传递特性建模技术领域，具体地，涉及一种非 接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统。
背景技术
随着航天器规模和功能越来越复杂，需要配置大型的挠性附件和转动机构，如 太阳帆板、天线、遮光罩、控制力矩陀螺等，影响卫星的高精度成像、快速姿态机 动和稳定。对于超高指向和稳定度要求的卫星，载荷舱和平台舱通过舱间的非接触 式磁浮作动器来实现载荷舱和平台舱的动静隔离和超高指向精度及超高稳定度控 制。在进行卫星控制系统设计和稳定性分析时，作为双超卫星的关键执行机构，需 要考虑非接触式磁浮作动器电感和感应电动力，建立非接触式磁浮作动器输出力和 输入电流对应的的数学模型。
专利文献CN107168349A公开了一种基于磁浮力器的高精度大带宽无动量轮的 卫星控制系统，其包括解锁锁紧装置、姿态指令发生器、静舱姿态传感器、静舱姿 态控制器、磁浮力器执行机构、动舱相对位置传感器、解耦控制装置、动舱相对位 置控制器、动舱相对姿态控制器、动舱执行机构。该专利未涉及非接触式磁浮作动 器单机的传递函数建模方面的问题。
目前，非接触式磁浮作动器输出力和输入电流的传递函数模型未见研究。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统。
根据本发明提供的一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，包括：
步骤S1：根据非接触式磁浮作动器等效电路模型，建立非接触式磁浮作动器输出力 和输入电流传递函数的数学模型，获取传递函数的数学模型建立结果信息；
步骤S2：根据传递函数的数学模型建立结果信息，通过基于电子天平的测试装置记 录不同输入电流对应的电子天平输出，并转化为对应的作用力，获取对应作用力转化结果信息；
步骤S3：根据对应作用力转化结果信息，依据输入电流I和输出力F的对应关系，利用最小二乘拟合得到非接触式磁浮作动器的输入电流和输出力关系的标定系数，获取非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定结果信息。
优选地，所述步骤S1包括：
步骤S1.1：建立非接触式磁浮作动器等效电路，根据基尔霍夫电压定理采用有线圈回路的电压平衡方程：
Figure BDA0003040361180000021
其中，Ud(t)为非接触式磁浮作动器驱动电压，单位V；
R为非接触式磁浮作动器线圈电阻；
L为线圈电感；
Id(t)为回路电流，Id(t)的单位为A；
E为线圈移动产生的反电动势，E的单位V；
线圈移动产生的反电动势大小与磁场强度及移动速度v成正比，方向与线圈电压Ud(t)相反，采用如下公式计算线圈移动产生的反电动势：
Figure BDA0003040361180000022
其中，N为非接触式磁浮作动器线圈匝数；
B为非接触式磁浮作动器磁场强度；
l为非接触式磁浮作动器通电线圈等效长度，l的单位m；
kb为非接触式磁浮作动器磁钢高度与线圈高度之比，kb无量纲；
KE为非接触式磁浮作动器反电动势系数，KE＝kbNBl，KE的单位V.s/m；
x为非接触式磁浮作动器线圈移动位移，x的单位m；
采用如下公式计算非接触式磁浮作动器输出的安培力：
F(t)＝kbNBlId(t)＝KmId(t)；
其中，Km为非接触式磁浮作动器力系数，Km＝kbNBl，单位N/A；
非接触式磁浮作动器负载是一惯性负载，即运动线圈和支座质量，则采用如下公式计算非接触式磁浮作动器力平衡方程为：
Figure BDA0003040361180000031
其中，
m为运行线圈质量，单位kg；
x为线圈位移，单位m。
则非接触式磁浮作动器的运动方程、电压平衡方程汇总为式
Figure BDA0003040361180000032
拉式变换为：
Figure BDA0003040361180000033
把上面的表达式表示成传递函数框图形式，如图3所示，则可以得到以控制电流Ic为输 入，F为输出的非接触式磁浮作动器传递函数为：
Figure BDA0003040361180000034
设计电流闭环控制器为H(s)＝K/s的积分控制器，带入上面的传递函数有：
Figure BDA0003040361180000035
由于非接触式磁浮作动器的线圈电感L很小(一般小于10μH)；在低频段其特性可以忽略，则得到简化的传递函数为：
Figure BDA0003040361180000036
当选取控制器的比例系数K使，K＞＞KeKm/m，有非接触式磁浮作动器F-I传递函数为：
Figure BDA0003040361180000041
其中
Figure BDA0003040361180000042
由线圈设计和控制器设计得到，常数Km则需要进行地面标定；
优选地，所述步骤S2包括：
步骤S2.1：将非接触式磁浮作动器的磁浮组件固定在上面支架上，线圈组件固定在 电子天平上。
优选地，所述步骤S2还包括：
步骤S2.2：将电子天平读数清零，通过电流驱动器分别给线圈施加不同的电流Ii,i＝1,2,3...N，记录电子天平稳定后得到该电流对应的电子天平读数值Gi,i＝1,2,3,...N；
步骤S2.3：将电子天平读数值乘以当地的万有引力常数g，得到对应的力 Fi＝Gig,i＝1,2,3...N，则得到电流和对应输出力的组合为(Ii,Fi),i＝1,2,3...,N。
优选地，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：根据获得的不同非接触式磁浮作动器输入电流和力的对应关系 (Ii,Fi),i＝1,2,3...,N，利用最小二乘算法得到拟合公式，设电流和力的符合线性关系， 有F＝KmI。
其步骤如下：
1、计算电流平均值：
Figure BDA0003040361180000043
输出力的平均值
Figure BDA0003040361180000044
2、根据平均值计算得到
Figure BDA0003040361180000045
根据本发明提供的一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定系统，包括：
模块M1：根据非接触式磁浮作动器等效电路模型，建立非接触式磁浮作动器输出力和输入电流传递函数的数学模型，获取传递函数的数学模型建立结果信息；
模块M2：根据传递函数的数学模型建立结果信息，通过基于电子天平的测试装置记录不同输入电流对应的电子天平输出，并转化为对应的作用力，获取对应作用力转化 结果信息；
模块M3：根据对应作用力转化结果信息，依据输入电流I和输出力F的对应关系，利用最小二乘拟合得到非接触式磁浮作动器的输入电流和输出力关系的标定系数，获取非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定结果信息。
优选地，所述模块M1包括：
模块M1.1：建立非接触式磁浮作动器等效电路，根据基尔霍夫电压定理采用有线圈回路的电压平衡方程：
Figure BDA0003040361180000051
其中，Ud(t)为非接触式磁浮作动器驱动电压，单位V；
R为非接触式磁浮作动器线圈电阻；
L为线圈电感；
Id(t)为回路电流，Id(t)的单位为A；
E为线圈移动产生的反电动势，E的单位V；
线圈移动产生的反电动势大小与磁场强度及移动速度v成正比，方向与线圈电压Ud(t)相反，采用如下公式计算线圈移动产生的反电动势：
Figure BDA0003040361180000052
其中，N为非接触式磁浮作动器线圈匝数；
B为非接触式磁浮作动器磁场强度；
l为非接触式磁浮作动器通电线圈等效长度，l的单位m；
kb为非接触式磁浮作动器磁钢高度与线圈高度之比，kb无量纲；
KE为非接触式磁浮作动器反电动势系数，KE＝kbNBl，KE的单位V.s/m；
x为非接触式磁浮作动器线圈移动位移，x的单位m；
采用如下公式计算非接触式磁浮作动器输出的安培力：
F(t)＝kbNBlId(t)＝KmId(t)；
其中，Km为非接触式磁浮作动器力系数，Km＝kbNBl，单位N/A；
非接触式磁浮作动器负载是一惯性负载，即运动线圈和支座质量，则采用如下公式计算非接触式磁浮作动器力平衡方程为：
Figure BDA0003040361180000053
其中，
m为运行线圈质量，单位kg；
x为线圈位移，单位m。
则非接触式磁浮作动器的运动方程、电压平衡方程汇总为式
Figure BDA0003040361180000061
拉式变换为：
Figure BDA0003040361180000062
把上面的表达式表示成传递函数框图形式，如图3所示，则可以得到以控制电流Ic为输 入，F为输出的非接触式磁浮作动器传递函数为：
Figure BDA0003040361180000063
设计电流闭环控制器为H(s)＝K/s的积分控制器，带入上面的传递函数有：
Figure BDA0003040361180000064
由于非接触式磁浮作动器的线圈电感L很小(一般小于10μH)；在低频段其特性可以忽略，则得到简化的传递函数为：
Figure BDA0003040361180000065
当选取控制器的比例系数K使，K＞＞KeKm/m，有非接触式磁浮作动器F-I传递函数为：
Figure BDA0003040361180000067
其中
Figure BDA0003040361180000068
由线圈设计和控制器设计得到，常数Km则需要进行地面标定；
优选地，所述模块M2包括：
模块M2.1：将非接触式磁浮作动器的磁浮组件固定在上面支架上，线圈组件固定在 电子天平上。
优选地，所述模块M2还包括：
模块M2.2：将电子天平读数清零，通过电流驱动器分别给线圈施加不同的电流Ii,i＝1,2,3...N，记录电子天平稳定后得到该电流对应的电子天平读数值Gi,i＝1,2,3,...N；
模块M2.3：将电子天平读数值乘以当地的万有引力常数g，得到对应的力 Fi＝Gig,i＝1,2,3...N，则得到电流和对应输出力的组合为(Ii,Fi),i＝1,2,3...,N。
优选地，所述模块M3包括：
模块M3.1：根据获得的不同非接触式磁浮作动器输入电流和力的对应关系 (Ii,Fi),i＝1,2,3...,N，利用最小二乘算法得到拟合公式，设电流和力的符合线性关系， 有F＝KmI。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明考虑非接触式磁浮作动器的等效电路，建立了非接触式磁浮作动器的数学模型；
2、本发明通过地面试验标定器输出力的常数，得到准确的非接触式磁浮作动器的传递函数，可用于整星控制器设计和稳定性分析，具有重要的意义；
3、本发明流程构造合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明中的一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法的流程示 意图。
图2是本发明实施例中建立的非接触式磁浮作动器等效电路示意图。
图3是本发明实施例中建立的非接触式磁浮作动器传递函数框示意图。
图4是本发明实施例中的一种基于电子天平的非接触式磁浮作动器参数地面标定设 备原理示意图。
图5是本发明实施例中的一组非接触式磁浮作动器F-I地面标定结果及线性拟合曲 线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于 本发明的保护范围。
如图1所示，一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，非接触式磁浮作动器包括磁钢组件1、线圈组件2和电流驱动器3三部分，如图4所示，通过电流 驱动器给线圈组件施加电流，通电线圈和磁钢组件中匀强磁场作用产生安培力，实现线 圈组件在磁场中的运动。同时通过电子天平4得到不同输入电流下对应的输出力，建立 完整的非接触式磁浮作动器传递函数模型。非接触式磁浮作动器安装在固定支架5上。
一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，包括如下步骤：
步骤1：根据非接触式磁浮作动器等效电路模型建立非接触式磁浮作动器输出力和 输入电流(F-I)传递函数的数学模型；
步骤2：通过基于电子天平的测试装置，记录不同输入电流I对应的电子天平输出，并转化为对应的作用力F；
步骤3：根据输入电流I和输出力F的对应关系，利用最小二乘拟合得到非接触式磁浮作动器的F-I关系的标定系数。
一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，步骤1中，建立非接触式磁浮作动器等效电路图如图2所示。根据基尔霍夫电压定理有线圈回路的电压平衡 方程为：
Figure BDA0003040361180000081
其中，Ud(t)—非接触式磁浮作动器驱动电压，单位V；
R—非接触式磁浮作动器线圈电阻；
L—线圈电感；
Id(t)—回路电流，单位A；
E—线圈移动产生的反电动势，单位V。
反电势大小与磁场强度及移动速度v成正比，方向与线圈电压Ud(t)相反
Figure BDA0003040361180000082
其中，N—非接触式磁浮作动器线圈匝数；
B—非接触式磁浮作动器磁场强度；
l—非接触式磁浮作动器通电线圈等效长度，单位m；
kb—非接触式磁浮作动器磁钢高度与线圈高度之比，无量纲；
KE—非接触式磁浮作动器反电动势系数，KE＝kbNBl，单位V.s/m；
x—非接触式磁浮作动器线圈移动位移，单位m。
非接触式磁浮作动器输出的安培力表示为：
F(t)＝kbNBlId(t)＝KmId(t) (3)
其中，Km—非接触式磁浮作动器力系数，Km＝kbNBl，单位N/A。
非接触式磁浮作动器负载是一惯性负载，即运动线圈和支座质量，则非接触式磁浮 作动器力平衡方程为：
Figure BDA0003040361180000091
其中，m—运行线圈质量，单位kg；
x—线圈位移，单位m。
则非接触式磁浮作动器的运动方程、电压平衡方程汇总为式(1)-(4)，
Figure BDA0003040361180000092
拉式变换为：
Figure BDA0003040361180000093
表示成传递函数框图形式，则可以得到以控制电流Ic为输入，F为输出的非接触式磁浮作动器传递函数框图如图3所示。则磁作动输出力与指令电流的传递函数关系为：
Figure BDA0003040361180000094
设计电流闭环控制器为H(s)＝K/s的积分控制器，带入上面的传递函数有：
Figure BDA0003040361180000101
由于非接触式磁浮作动器的线圈电感L很小(一般小于10μH)。在低频段其特性可以忽略，则得到简化的传递函数为：
Figure BDA0003040361180000102
当选取控制器的比例系数K使，K＞＞KeKm/m，有非接触式磁浮作动器F-I传递函数为：
Figure BDA0003040361180000104
其中：
Figure BDA0003040361180000105
由线圈设计和控制器设计得到，常数Km则需要进行地面标定。
具体地，在一个实施例中，非接触式磁浮作动器设计中取R＝4，K＝500，则可得传递函数为：
Figure BDA0003040361180000106
则磁作动器传递函数可看作一个惯性环节。时间常数可做到ms级，实际应用中常忽略时间常数，又可近似为增益为1的比例环节。
一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，所步骤2包括：
1、将非接触式磁浮作动器的磁浮组件固定在上面支架上，线圈组件固定在电子天平上；
2、将电子天平读数清零，通过电流驱动器分别给线圈施加7组不同的电流 Ii,i＝1,2,3,4,5,6,7，记录电子天平稳定后得到该电流对应的电子天平读数值 Gi,i＝1,2,3,4,5,6,7；
3、电子天平读数值乘以当地的万有引力常数g，得到对应的力Fi,i＝1,2,3,4,5,6,7， 则得到电流和对应输出力的组合为(Ii,Fi),i＝1,2,3,4,5,6,7。
一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，步骤3中，利用最小二乘算法进行拟合得到该非接触式磁浮作动器对应的常数Km＝33.33N/A，则可得非接触式 磁浮作动器对应的传递函数为：
Figure BDA0003040361180000111
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示 的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的 限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改， 这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的 特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，包括：
步骤S1：根据非接触式磁浮作动器等效电路模型，建立非接触式磁浮作动器输出力和输入电流传递函数的数学模型，获取传递函数的数学模型建立结果信息；
步骤S2：根据传递函数的数学模型建立结果信息，通过基于电子天平的测试装置记录不同输入电流对应的电子天平输出，并转化为对应的作用力，获取对应作用力转化结果信息；
步骤S3：根据对应作用力转化结果信息，依据输入电流和输出力的对应关系，利用最小二乘拟合得到非接触式磁浮作动器的输入电流和输出力关系的标定系数，获取非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定结果信息。
2.根据权利要求1所述的非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S1.1：建立非接触式磁浮作动器等效电路，根据基尔霍夫电压定理采用有线圈回路的电压平衡方程：
Figure FDA0003040361170000011
其中，Ud(t)为非接触式磁浮作动器驱动电压，单位V；
R为非接触式磁浮作动器线圈电阻；
L为线圈电感；
Id(t)为回路电流，Id(t)的单位为A；
E为线圈移动产生的反电动势，E的单位V；
采用如下公式计算线圈移动产生的反电动势：
Figure FDA0003040361170000012
其中，N为非接触式磁浮作动器线圈匝数；
B为非接触式磁浮作动器磁场强度；
l为非接触式磁浮作动器通电线圈等效长度，l的单位m；
kb为非接触式磁浮作动器磁钢高度与线圈高度之比，kb无量纲；
KE为非接触式磁浮作动器反电动势系数，KE＝kbNBl，KE的单位V.s/m；
x为非接触式磁浮作动器线圈移动位移，x的单位m；
采用如下公式计算非接触式磁浮作动器输出的安培力：
F(t)＝kbNBlId(t)＝KmId(t)；
其中，Km为非接触式磁浮作动器力系数，Km＝kbNBl，单位N/A；
采用如下公式计算非接触式磁浮作动器力平衡方程为：
Figure FDA0003040361170000021
其中，
m为运行线圈质量，单位kg；
x为线圈位移，单位m。
3.根据权利要求1所述的非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S2.1：将非接触式磁浮作动器的磁浮组件固定在上面支架上，线圈组件固定在电子天平上。
4.根据权利要求3所述的非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
步骤S2.2：将电子天平读数清零，通过电流驱动器分别给线圈施加不同的电流Ii,i＝1,2,3...N，记录电子天平稳定后得到该电流对应的电子天平读数值Gi,i＝1,2,3,...N；
步骤S2.3：将电子天平读数值乘以当地的万有引力常数g，得到对应的力Fi＝Gig,i＝1,2,3...N，则得到电流和对应输出力的组合为(Ii,Fi),i＝1,2,3...,N。
5.根据权利要求4所述的非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：根据获得的不同非接触式磁浮作动器输入电流和力的对应关系(Ii,Fi),i＝1,2,3...,N，利用最小二乘算法得到拟合公式，设电流和力的符合线性关系，有F＝KmI。
6.一种非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，包括：
模块M1：根据非接触式磁浮作动器等效电路模型，建立非接触式磁浮作动器输出力和输入电流传递函数的数学模型，获取传递函数的数学模型建立结果信息；
模块M2：根据传递函数的数学模型建立结果信息，通过基于电子天平的测试装置记录不同输入电流对应的电子天平输出，并转化为对应的作用力，获取对应作用力转化结果信息；
模块M3：根据对应作用力转化结果信息，依据输入电流和输出力的对应关系，利用最小二乘拟合得到非接触式磁浮作动器的输入电流和输出力关系的标定系数，获取非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定结果信息。
7.根据权利要求6所述的非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，所述模块M1包括：
模块M1.1：建立非接触式磁浮作动器等效电路，根据基尔霍夫电压定理采用有线圈回路的电压平衡方程：
Figure FDA0003040361170000031
其中，Ud(t)为非接触式磁浮作动器驱动电压，单位V；
R为非接触式磁浮作动器线圈电阻；
L为线圈电感；
Id(t)为回路电流，Id(t)的单位为A；
E为线圈移动产生的反电动势，E的单位V；
采用如下公式计算线圈移动产生的反电动势：
Figure FDA0003040361170000032
其中，N为非接触式磁浮作动器线圈匝数；
B为非接触式磁浮作动器磁场强度；
l为非接触式磁浮作动器通电线圈等效长度，l的单位m；
kb为非接触式磁浮作动器磁钢高度与线圈高度之比，kb无量纲；
KE为非接触式磁浮作动器反电动势系数，KE＝kbNBl，KE的单位V.s/m；
x为非接触式磁浮作动器线圈移动位移，x的单位m；
采用如下公式计算非接触式磁浮作动器输出的安培力：
F(t)＝kbNBlId(t)＝KmId(t)；
其中，Km为非接触式磁浮作动器力系数，Km＝kbNBl，单位N/A；
采用如下公式计算非接触式磁浮作动器力平衡方程为：
Figure FDA0003040361170000033
其中，
m为运行线圈质量，单位kg；
x为线圈位移，单位m。
8.根据权利要求6所述的非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，所述模块M2包括：
模块M2.1：将非接触式磁浮作动器的磁浮组件固定在上面支架上，线圈组件固定在电子天平上。
9.根据权利要求8述的非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，所述模块M2还包括：
模块M2.2：将电子天平读数清零，通过电流驱动器分别给线圈施加不同的电流Ii,i＝1,2,3...N，记录电子天平稳定后得到该电流对应的电子天平读数值Gi,i＝1,2,3,...N；
模块M2.3：将电子天平读数值乘以当地的万有引力常数g，得到对应的力Fi＝Gig,i＝1,2,3...N，则得到电流和对应输出力的组合为(Ii,Fi),i＝1,2,3...,N。
10.根据权利要求9所述的非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法，其特征在于，所述模块M3包括：
模块M3.1：根据获得的不同非接触式磁浮作动器输入电流和力的对应关系(Ii,Fi),i＝1,2,3...,N，利用最小二乘算法得到拟合公式，设电流和力的符合线性关系，有F＝KmI。
CN202110455491.9A 2021-04-26 2021-04-26 非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统 Pending CN113569375A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110455491.9A CN113569375A (zh) 2021-04-26 2021-04-26 非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110455491.9A CN113569375A (zh) 2021-04-26 2021-04-26 非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113569375A true CN113569375A (zh) 2021-10-29

Family

ID=78161385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110455491.9A Pending CN113569375A (zh) 2021-04-26 2021-04-26 非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113569375A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057620A (en) * 1999-04-28 2000-05-02 Precision Instrument Development Center Geometrical structure configuration of maglev forces in a maglev rotational bearing apparatus
JP2004004025A (ja) * 2002-04-02 2004-01-08 National Aerospace Laboratory Of Japan 磁力支持天秤装置における動的力評価システム
CN106446353A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种大间隙电磁作动器洛伦兹力高精度建模方法
CN107092756A (zh) * 2017-04-26 2017-08-25 上海航天控制技术研究所 一种基于磁流体动力学效应的角速度传感器建模方法
CN107332477A (zh) * 2017-07-24 2017-11-07 中国科学院空间应用工程与技术中心 六自由度电磁作动器装置及电磁悬浮控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057620A (en) * 1999-04-28 2000-05-02 Precision Instrument Development Center Geometrical structure configuration of maglev forces in a maglev rotational bearing apparatus
JP2004004025A (ja) * 2002-04-02 2004-01-08 National Aerospace Laboratory Of Japan 磁力支持天秤装置における動的力評価システム
CN106446353A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种大间隙电磁作动器洛伦兹力高精度建模方法
CN107092756A (zh) * 2017-04-26 2017-08-25 上海航天控制技术研究所 一种基于磁流体动力学效应的角速度传感器建模方法
CN107332477A (zh) * 2017-07-24 2017-11-07 中国科学院空间应用工程与技术中心 六自由度电磁作动器装置及电磁悬浮控制方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ERKAN, K. ET AL.: "Zero-power levitation control design for a 4-pole electromagnet on the basis of a transfer function approach", 2007 IEEE INTERNATIONAL ELECTRIC MACHINES & DRIVES CONFERENCE, pages 1751 - 1756 *
倪圆等: "磁悬浮主被动混合隔振系统中作动器优化设计", 第十四届船舶水下噪声学术讨论会论文集中国船舶科学研究中心《船舶力学》编辑部, pages 345 - 349 *
刘伟;高扬;: "电磁作动器非线性输出力建模方法", 电机与控制学报, no. 09, pages 115 - 125 *
孟令雷;倪向贵;王永;段小帅;: "基于MTS809的磁悬浮隔振器电磁力测量", 自动化与仪表, no. 03, pages 4 - 7 *
李鹏等: "空间用洛伦兹力激励器静态标定测试系统", 空间科学学报, vol. 33, no. 01, pages 92 - 100 *
王恒: "汽车动力总成主动悬置系统控制与仿真研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑, no. 08, pages 035 - 228 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101709975B (zh) 一种航空遥感惯性稳定平台不平衡力矩估计与补偿方法
RU2298211C2 (ru) Способ гравитационной градиометрии и устройства для его реализации
CN109573105B (zh) 末子级留轨应用子系统姿态控制方法
CN104267743B (zh) 一种采用自抗扰控制技术的船载摄像稳定平台控制方法
CN104483899B (zh) 臂式空间天文望远镜的惯性指向控制方法及控制系统
CN106507770B (zh) 一种用无拖曳技术实现重力梯度卫星姿轨控的方法
CN101122780A (zh) 月球软着陆制导、导航与控制半物理仿真试验系统
CN108681239B (zh) 一种两轴一体陀螺加速度计解耦伺服控制回路系统及方法
CN114779799B (zh) 基于扩张干扰观测器的柔性航天器姿轨跟踪控制方法
Wu et al. Spacecraft drag-free attitude control system design with quantitative feedback theory
Inamori et al. Attitude stabilization for the nano remote sensing satellite PRISM
Kim et al. A whisker-inspired fin sensor for multi-directional airflow sensing
CN113569375A (zh) 非接触式磁浮作动器传递特性建模及地面标定方法及系统
CN113031668B (zh) 一种非对称旋转扫描载荷所致干扰力矩估计方法和系统
Inamori et al. Strategy of magnetometer calibration for nano-satellite missions and in-orbit performance
CN111157199B (zh) 柔性电缆刚度测定试验方法、系统及介质
Quadrelli et al. Investigation of phase transition-based tethered systems for small body sample capture
Senda et al. Aerodynamic measurements of AGARD-B model at high angles of attack by 1-m magnetic suspension and balance system
CN112052599B (zh) 提高高分辨率光学遥感相机的成像质量方法
Somov Nonlinear synthesis, optimization and design of the spacecraft gyromoment attitude control systems
Fichter et al. Drag-free control system for frame dragging measurements based on cold atom interferometry
CN114408220A (zh) 磁浮作动器力臂在轨标定方法及系统
Zheng et al. Analysis and Experimental Study on Dynamic Behavior of Stepper-Actuated Dual-Axis Data Transmission Antenna
CN114740757A (zh) 磁悬浮非对称旋转扫描卫星的两体姿态仿真方法和系统
JP4175639B2 (ja) 磁力支持式振動計測方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination