基于PCI总线的磁悬浮轴承控制系统研究
发布时间：2021-09-01 20:19
文中详细分析比较了用于主动磁悬浮轴承的PC机控制系统和DSP控制系统各自的优缺点和适用场合,分析结果表明:在研究阶段采用PC机控制系统比采用DSP控制系统更利于各种先进控制算法的开发。文中在此基础上研制了由PCI数据采集和控制卡和PC机构成的基于PCI总线的主动磁悬浮轴承控制系统。PCI数据采集和控制卡采用DSP2812作为其控制器件,采用PCI9052实现其与PC机的数据传输和逻辑通信,并应用C语言编写了PCI卡的控制程序。该卡具有AD采样,转速测量和DA输出三种功能。文中在DOS操作系统上移植了μC/OS-II实时多任务内核,并应用C语言编写了PC机的控制程序,实现了主动磁悬浮轴承的实时多任务控制。文中采用该控制系统在一个五自由度主动磁悬浮轴承试验台进行了试验研究,运用超前校正不完全微分PID控制算法,成功实现了主动磁悬浮轴承转子的静态悬浮和24000r/min的高速旋转试验。试验结果表明:本文研制的基于PCI总线的主动磁悬浮轴承控制系统稳定性好、可靠性高、使用简单,为开发先进的主动磁悬浮轴承控制算法提供了一个良好的软硬件平台。
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五自由度磁悬浮轴承系统的组成
图 3.5 一阶 R-C 和二阶 Sally_key 低通滤波器 Bode 图比较由于位移传感器电路的输出电压为 0～5V，还需要通过一定的电压调节电路将其转换为DSP2812 的 AD 输入电压相匹配的 0～3V。3.3.2 限幅电路研制虽然AD采样前置电路已经将0～5V的传感器信号转换成了与AD输入要求匹配的0～3V信号，但是出于安全的考虑，还需在信号进入AD通道前增加限幅电路，以保障DSP2812的AD通道不被损坏[32]。实验室普遍采用的限幅电路是双二极管形式。从理想的情况看，其限幅功能没有问题，没有考虑到实际二极管的正向压降问题。虽然这种方法简单，在限幅要求不太严格的时候是错的选择，但是它也有限幅不准确的缺点。设计者的本意是将输出电压outU 限制ref2outref1V < U<V（其中ref1V 、ref2V 分别为限幅电路电压值的上下限），但实际二极管大约0.7V 的正向压降，所以实际的限幅范围在 (0.7V)~(0.7V)ref2ref1V V+之间，这可能使 A输入信号电压超过规定的范围，造成 DSP 寿命的缩短或损坏。针对这一缺点，本文改进了限幅电路的设计，利用运算放大器工作在饱和区进行限幅。
outref2 = V。如图 3.6 所示，输入相同的波形，比较这两种限幅电路的输出波形。设定限幅电路电压上下限分别为ref1V =3.3V、ref2V =0。从图中可以看出，实验室常用的限幅电路的输出范-0.4V～3.8Ｖ，本文采用的限幅电路的输出范围约为 0～3.3Ｖ。
【参考文献】：
期刊论文
[1]PCI总线数据输出板驱动程序的开发[J]. 张春雨,范多旺. 今日电子. 2008(06)
[2]PCI9052接口芯片的配置及驱动程序开发[J]. 陈宗恒,李峰飞. 电子元器件应用. 2007(04)
[3]基于PC机开发的DSP数据采集系统设计[J]. 李云钢,张鼎. 测控技术. 2006(08)
[4]嵌入式操作系统uC/OS-II在DSP上的移植研究[J]. 刘海峰,刘百芬. 华东交通大学学报. 2006(01)
[5]利用接口芯片PCI9052制作PCI总线接口卡详解[J]. 王胡舰,吴瑞生,孙翔,李正平. 工业控制计算机. 2004(12)
[6]高速PCI总线接口卡的开发[J]. 曹宁,汪飞. 电子技术应用. 2004(07)
[7]基于PCI9052的PCI设备配置方法[J]. 李学勇,路长厚. 电子工程师. 2003(08)
[8]PCI局部总线BIOS函数应用技术[J]. 李贵山,康继昌. 测控技术. 2003(07)
[9]磁悬浮技术的应用现状与展望[J]. 张士勇. 工业仪表与自动化装置. 2003(03)
[10]基于PC机与RTLinux构建的新一代磁悬浮轴承控制器实验平台[J]. 张剀,赵雷,白金刚,赵鸿宾. 电子技术应用. 2003(04)
博士论文
[1]磁轴承电控系统研究[D]. 曾学明.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]基于PC的磁悬浮盘片控制系统的设计与研究[D]. 李亮.武汉理工大学 2008
[2]基于PC机的磁悬浮控制系统研究[D]. 许杰.南京航空航天大学 2007
[3]基于VC33 DSP的磁悬浮轴承系统数字控制器的研究[D]. 尹国华.南京航空航天大学 2007
[4]磁悬浮轴承数字控制器的研究与设计[D]. 戴大海.南京航空航天大学 2006
[5]基于PC机的磁悬浮轴承实时控制系统的研究[D]. 余同正.南京航空航天大学 2005
[6]电感传感器在磁悬浮轴承系统中的应用研究[D]. 杨朝英.南京航空航天大学 2005
[7]基于LF2407A DSP的主动磁轴承数字控制系统的研究[D]. 张爱林.南京航空航天大学 2004
本文编号：3377626
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五自由度磁悬浮轴承系统的组成
图 3.5 一阶 R-C 和二阶 Sally_key 低通滤波器 Bode 图比较由于位移传感器电路的输出电压为 0～5V，还需要通过一定的电压调节电路将其转换为DSP2812 的 AD 输入电压相匹配的 0～3V。3.3.2 限幅电路研制虽然AD采样前置电路已经将0～5V的传感器信号转换成了与AD输入要求匹配的0～3V信号，但是出于安全的考虑，还需在信号进入AD通道前增加限幅电路，以保障DSP2812的AD通道不被损坏[32]。实验室普遍采用的限幅电路是双二极管形式。从理想的情况看，其限幅功能没有问题，没有考虑到实际二极管的正向压降问题。虽然这种方法简单，在限幅要求不太严格的时候是错的选择，但是它也有限幅不准确的缺点。设计者的本意是将输出电压outU 限制ref2outref1V < U<V（其中ref1V 、ref2V 分别为限幅电路电压值的上下限），但实际二极管大约0.7V 的正向压降，所以实际的限幅范围在 (0.7V)~(0.7V)ref2ref1V V+之间，这可能使 A输入信号电压超过规定的范围，造成 DSP 寿命的缩短或损坏。针对这一缺点，本文改进了限幅电路的设计，利用运算放大器工作在饱和区进行限幅。
outref2 = V。如图 3.6 所示，输入相同的波形，比较这两种限幅电路的输出波形。设定限幅电路电压上下限分别为ref1V =3.3V、ref2V =0。从图中可以看出，实验室常用的限幅电路的输出范-0.4V～3.8Ｖ，本文采用的限幅电路的输出范围约为 0～3.3Ｖ。
【参考文献】：
期刊论文
[1]PCI总线数据输出板驱动程序的开发[J]. 张春雨,范多旺. 今日电子. 2008(06)
[2]PCI9052接口芯片的配置及驱动程序开发[J]. 陈宗恒,李峰飞. 电子元器件应用. 2007(04)
[3]基于PC机开发的DSP数据采集系统设计[J]. 李云钢,张鼎. 测控技术. 2006(08)
[4]嵌入式操作系统uC/OS-II在DSP上的移植研究[J]. 刘海峰,刘百芬. 华东交通大学学报. 2006(01)
[5]利用接口芯片PCI9052制作PCI总线接口卡详解[J]. 王胡舰,吴瑞生,孙翔,李正平. 工业控制计算机. 2004(12)
[6]高速PCI总线接口卡的开发[J]. 曹宁,汪飞. 电子技术应用. 2004(07)
[7]基于PCI9052的PCI设备配置方法[J]. 李学勇,路长厚. 电子工程师. 2003(08)
[8]PCI局部总线BIOS函数应用技术[J]. 李贵山,康继昌. 测控技术. 2003(07)
[9]磁悬浮技术的应用现状与展望[J]. 张士勇. 工业仪表与自动化装置. 2003(03)
[10]基于PC机与RTLinux构建的新一代磁悬浮轴承控制器实验平台[J]. 张剀,赵雷,白金刚,赵鸿宾. 电子技术应用. 2003(04)
博士论文
[1]磁轴承电控系统研究[D]. 曾学明.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]基于PC的磁悬浮盘片控制系统的设计与研究[D]. 李亮.武汉理工大学 2008
[2]基于PC机的磁悬浮控制系统研究[D]. 许杰.南京航空航天大学 2007
[3]基于VC33 DSP的磁悬浮轴承系统数字控制器的研究[D]. 尹国华.南京航空航天大学 2007
[4]磁悬浮轴承数字控制器的研究与设计[D]. 戴大海.南京航空航天大学 2006
[5]基于PC机的磁悬浮轴承实时控制系统的研究[D]. 余同正.南京航空航天大学 2005
[6]电感传感器在磁悬浮轴承系统中的应用研究[D]. 杨朝英.南京航空航天大学 2005
[7]基于LF2407A DSP的主动磁轴承数字控制系统的研究[D]. 张爱林.南京航空航天大学 2004
本文编号：3377626
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