磁悬浮控制力矩陀螺高速转子的优化设计  

Optimization design of magnetic suspended gyroscope rotor

作　　者：韩邦成[1] 虎刚[2] 房建成[1] 

机构地区：[1]北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100083 [2]北京控制工程研究所,北京100080

出　　处：《光学精密工程》2006年第4期662-666,共5页Optics and Precision Engineering

基　　金：国家863项目(No.863-2-2-4-9B)

摘　　要：介绍了一种磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)的结构,其中陀螺转子的额定角动量为200 N.ms。利用多学科设计优化软件iSIGHT及有限元分析软件ANSYS,以质量为优化目标,以静力学、动力学和其他要求同时作为约束条件,对永磁偏置混合磁轴承支承的5自由度高速盘形转子(额定转速为20 000 rpm)进行了优化设计。通过优化设计,其静强度安全系数由原来的2.39提高到2.63,提高了10%;转子质量由15.032 kg减小为13.972 kg,减少了7.1%。为满足控制系统对共振频率的要求,转子的弹性一阶共振频率为1 313 Hz(动力学)。The structure of a Control Momentum Gyroscope（CMG） was introducecl,in which gyroscope rotor with the rating rotation speed of 20,000 r/min and rating angular momentum of 200 N · ms is supported by permanent bias active magnetic bearing. The software of multidisciplinary design optimization （iSIGHT） and the software of Finite Element Analysis Software （ANSYS） were applied to optimize the rotor to reduce the mass of rotor. The results of optimization indicate that the mass of the rotor is decreased from 15. 032 kg to 13. 973 kg （is reduced by 7. 1%）, the safety factor is increased from 2.39 to 2.63 （is increased by 10%）, the first resonance frequency is 1 313 Hz compare to original design results.

关 键 词：控制力矩陀螺 陀螺转子 混合磁轴承 优化设计 有限元法 

分 类 号：V241.5[航空宇航科学与技术—飞行器设计]