磁力轴承用功放PI参数整定研究

发布时间：2017-03-30 14:21

  本文关键词：磁力轴承用功放PI参数整定研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：磁力轴承用功放和电磁铁线圈构成了磁力轴承系统的执行单元，功放电流输出特性对磁力轴承系统的稳定性以及动态性能具有重要影响。磁力轴承用功放通过采用PI控制器便可实现对位置环指令信号的跟踪，而跟踪效果受PI控制参数的影响。传统的PI控制器参数整定多采用手动整定的方法，模拟控制器的功放是通过在电路板上更换不同值的电气元件，进行参数调节，而数字功放则是在控制程序中更换PI数值来调节PI参数。功放控制器参数的设计会耗费大量的时间和人力资源。因此，研究磁力轴承用功放的参数整定方法具有重要的意义。 本文首先介绍了磁力轴承对功放的性能要求及功放的工作原理，建立了模拟功放和数字功放的模型，并给出了功放的性能指标。在分析磁力轴承用功放特点的基础上，研究了模拟功放和数字功放的参数整定方法。 模拟功放由于采用非智能控制器限制了其参数整定的自动化程度，本文首先建立了模拟功放的仿真模型，在仿真软件中对模拟功放的PI控制器参数进行整定，得到期望的效果后将相应的参数移植到电路板上，，并针对不同对象进行了实验研究，将仿真和实验结果进行了对比分析，结果表明在模型中整定的控制参数使功放系统具有很好的动态性能。 磁力轴承用数字功放由于采用DSP等数字控制器，更易于实现智能的控制算法。本文选用改进的继电反馈方法辨识功放系统的临界信息，并采用经典的Shen-Yu整定方法调节数字功放的PI参数，仿真分析表明，该控制算法对于不同负载具有很好的阶跃响应。
【关键词】：磁力轴承 功放 参数整定
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3;TP273
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 本课题研究的目的和意义9-10
• 1.2 磁力轴承用功放研究现状10-12
• 1.3 参数整定方法研究现状12-13
• 1.4 论文主要内容安排13-14
• 1.5 项目来源14-15
• 第2章 磁力轴承用功放工作原理及数学模型15-41
• 2.1 磁力轴承对功放的要求15-17
• 2.2 功放的主要类型17-20
• 2.3 模拟功放20-24
• 2.3.1 模拟功放的工作原理20-21
• 2.3.2 模拟功放的数学模型21-23
• 2.3.3 模拟功放的仿真模型23-24
• 2.4 数字功放24-37
• 2.4.1 数字功放的工作原理24-26
• 2.4.2 数字功放数学模型26-30
• 2.4.3 数字功放动态特性30-33
• 2.4.4 基于傅里叶分析法的仿真33-37
• 2.5 功放的性能指标37-40
• 2.5.1 功放的电流响应速度37-38
• 2.5.2 功放的线性度及纹波38-39
• 2.5.3 功放的频率特性39-40
• 2.6 本章小结40-41
• 第3章 基于继电反馈的磁力轴承用数字功放参数自整定算法研究41-52
• 3.1 自整定控制器概述41-42
• 3.2 继电反馈概述42-46
• 3.2.1 理想继电反馈42-45
• 3.2.2 继电反馈的改进45-46
• 3.3 数字功放 PI 参数自整定算法46-47
• 3.4 数字功放 PI 参数自整定仿真分析47-51
• 3.4.1 不同条件时的仿真分析47-49
• 3.4.2 不同对象时的仿真分析49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 磁力轴承用模拟功放仿真及实验研究52-69
• 4.1 测试平台的搭建52-53
• 4.2 电路的基本调试53-56
• 4.2.1 硬件调试53-54
• 4.2.2 输入输出特性测试54-56
• 4.3 仿真模型的实验验证56-65
• 4.3.1 阶跃响应56-61
• 4.3.2 频率特性61-65
• 4.4 功放的 PI 参数调试65-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 总结与展望69-71
• 5.1 论文研究总结69
• 5.2 论文研究展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间的研究成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张亮;房建成;;磁悬浮飞轮用电磁轴承低纹波开关功放的实现[J];北京航空航天大学学报;2006年07期

2 王军;徐龙祥;;磁悬浮轴承开关功率放大器等效数学模型[J];电工技术学报;2010年04期

3 杨作兴,赵雷,赵鸿宾;磁轴承MPW开关功率放大器的研究[J];电力电子技术;2000年05期

4 刁宇静,黄道平,肖迳;PID控制器参数自整定方法综述[J];广东自动化与信息工程;2002年01期

5 高峰;;PID参数继电反馈整定法的改进[J];电子设计工程;2012年15期

6 周丹;祝长生;;主动电磁轴承电流型开关功率放大器的调制技术[J];机械工程学报;2010年20期

7 常肖;徐龙祥;董继勇;;磁悬浮轴承数字功率放大器[J];机械工程学报;2010年20期

8 王伟,张晶涛,柴天佑;PID参数先进整定方法综述[J];自动化学报;2000年03期

9 张德魁,赵雷,赵鸿宾;电流响应速度及力响应速度对磁轴承系统性能的影响[J];清华大学学报(自然科学版);2001年06期

10 田希晖;房建成;刘刚;;磁悬浮飞轮混合磁轴承模糊PI控制PWM开关功放[J];仪器仪表学报;2008年05期

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1 王军;磁悬浮轴承功率放大器建模及其软开关技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

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本文编号：277352