磁懸浮飛輪自動鎖緊裝置的研制.pdf

1、磁懸浮技術(shù)是一種利用電磁力將物體無機械接觸式懸浮起來的技術(shù),這是一門涉及到多種學(xué)科的綜合性技術(shù)。現(xiàn)在,國內(nèi)外衛(wèi)星姿態(tài)控制一般都是通過控制飛輪的角動量變化來實現(xiàn)的。采用磁懸浮軸承的飛輪系統(tǒng),具有無摩擦力矩、無需潤滑和超高速運轉(zhuǎn)等特點,而大量應(yīng)用于衛(wèi)星當(dāng)中。
　　 在衛(wèi)星發(fā)射過程中,磁懸浮飛輪的鎖緊技術(shù)是一項關(guān)鍵性技術(shù)。由于磁懸浮飛輪系統(tǒng)在發(fā)射階段需要固定飛輪(包括轉(zhuǎn)子)以保護飛輪不受損壞,在軌道運行階段則需要釋放使飛輪浮起。雖然磁

2、軸承的永磁靜態(tài)承載力有能力在發(fā)射階段支撐轉(zhuǎn)子,但是許多商業(yè)應(yīng)用的磁懸浮飛輪都采用了額外的鎖緊裝置,即在發(fā)射階段通過鎖緊機構(gòu)向飛輪施加鎖緊力,將飛輪固定在軸承的錐形襯套上,而在軌道運行階段則需要釋放鎖緊力,使飛輪處在自由狀態(tài)以便懸浮。
　　 在本次系統(tǒng)設(shè)計中,首先進行了系統(tǒng)運動機構(gòu)的設(shè)計,其中包括動力源部件、傳動部件、執(zhí)行部件以及支撐部件,由此可以得到系統(tǒng)機構(gòu)的整體方案。在系統(tǒng)機構(gòu)鎖緊方案設(shè)計中,列舉了幾種系統(tǒng)機構(gòu)的鎖緊方案,通過

3、對它們之間地分析比較,最終選定了一個性能最佳的系統(tǒng)機構(gòu)方案。其次,進行了運動控制系統(tǒng)的設(shè)計。為了能夠有效的控制系統(tǒng)機構(gòu)的運行,本次運動控制系統(tǒng)將采用閉環(huán)控制的方式,這樣可以確保系統(tǒng)機構(gòu)能夠在安全行程內(nèi)運行,保證其可靠性和安全性。顯然,為了實現(xiàn)系統(tǒng)的自動鎖緊及釋放,可以采用以單片機為核心的集成電路進行控制,同時可以利用串行通信模塊實現(xiàn)單片機與主控計算機之間的通信,達到遠(yuǎn)程控制的目的。
　　 完成以上系統(tǒng)機構(gòu)及其運動控制的設(shè)計之后,