基于ARM微处理器开发平台的对磁悬浮轴承的控制研究
发布时间：2021-01-30 21:08
磁悬浮轴承也称电磁悬浮轴承或磁力轴承，是利用磁场力将转子悬浮于空间，使转子和定子之间没有任何机械接触的一种新型高性能轴承。由于它具有无摩擦、无磨损、低能耗、低噪声、寿命长以及无污染等一系列独特的优点，因此在能源交通、航空航天、机械工业以及机器人等领域具有广泛的应用前景。 磁悬浮轴承是典型的机电一体化综合系统，其研究涉及电磁理论、控制理论、机械设计、转子动力学以及计算机科学等多个学科的知识。其中磁悬浮轴承控制器的研究最为关键，控制器性能的好坏不但决定了磁悬浮轴承系统稳定悬浮与否，而且还直接影响到磁悬浮轴承的动态特性和控制精度。 本文应用电磁学理论，以精密设计加工的磁悬浮轴承为研究对象，首先建立了磁悬浮轴承的轴向单自由度数学模型和径向四自由度状态方程；然后介绍了磁悬浮轴承系统的关键组成部分，并设计了以模拟PID控制器为核心的单自由度磁悬浮轴承的模拟控制系统，分析研究了磁悬浮轴承从开始启动到达动态平衡位置的过程，为磁悬浮轴承的数字控制器的设计提供了理论依据和指导思想；然后以Samsung公司推出的以ARM7TDMI为内核的16／32位RISC处理器S3C44bOX为核心，设计出单...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
第1章 绪论
1.1 磁悬浮轴承概述
1.2 磁悬浮轴承的性能特点
1.3 磁悬浮轴承的工作原理
1.4 国内外研究现状
1.5 论文主要内容及工作安排
1.5.1 论文的主要内容
1.5.2 论文的内容安排
第二章 磁悬浮轴承控制系统的数学模型
2.1 引言
2.2 磁悬浮轴承单自由度的数学模型
2.2.1 单自由度磁悬浮轴承的结构
2.2.2 单自由度磁悬浮轴承的数学模型
2.3 径向四自由度磁悬浮轴承系统的数学模型
2.3.1 径向四自由度磁悬浮轴承系统的结构
2.3.2 径向四自由度磁悬浮轴承的状态方程
2.4 小结
第三章 主动磁悬浮轴承系统的组成
3.1 系统总体结构概述
3.2 磁悬浮轴承系统的机械结构
3.3 磁悬浮轴承控制系统的控制器
3.4 磁悬浮轴承功率放大器
3.5 间隙检测传感器
3.5.1 差动变压器式传感器的研究
3.5.2 间隙检测电路的实现
3.6 小结
第四章 主动磁悬浮轴承模拟调节器控制系统的设计和实现
4.1 引言
4.2 PID控制原理
4.3 模拟PID控制原理
4.4 模拟PID控制器硬件设计
4.5 实验数据的采集与实验结果分析
4.5.1 数据采集卡PC-7483的使用
4.5.2 实验数据采集的软件平台
4.5.3 实验结果分析
4.6 小结
第五章 基于 ARM微处理器的磁悬浮轴承数字控制器的设计和实现
5.1 概述
5.2 数字控制系统
5.3 数字PID控制器
5.3.1 PID控制器参数整定
5.3.2 位置式PID控制算法
5.3.3 增量式PID控制算法
5.4 数字控制器的选择
5.4.1 数字控制器的选择及S3C444b0x控制器的简介
5.4.2 μC/OS-Ⅱ实时多任务操作系统的任务简介
5.5 基于arm的单自由度磁悬浮轴承控制系统软硬件设计
5.5.1 控制系统的硬件设计
5.5.2 控制系统的软件设计
5.6 实验调试与实验结果分析
5.7 小结
第六章 基于遗传算法整定的PID控制与仿真
6.1 引言
6.2 PID控制算法
6.3 遗传算法简介
6.3.1 遗传算法原理
6.3.2 编码方法、初始群体的产生、适应度函数
6.3.3 选择运算、交叉运算、变异运算
6.3.4 遗传算法的运行参数及约束处理
6.4 基于实数编码遗传算法的PID整定算法
6.5 基于遗传算法PID整定控制算法与数字PID算法的对比分析
6.6 小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
硕士期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]32位嵌入式开发的动向[J]. 高超然,徐成,李仁发. 电子产品世界. 2004(17)
[2]电磁轴承数字控制系统设计及实现[J]. 景敏卿,刘祖军,虞烈. 机械科学与技术. 2002(02)
[3]磁轴承MPW开关功率放大器的研究[J]. 杨作兴,赵雷,赵鸿宾. 电力电子技术. 2000(05)
[4]基于DSP的混合磁悬浮轴承数字控制器的设计与实现[J]. 徐龙祥,朱熀秋,曾学明,刘正埙. 数据采集与处理. 2000(02)
[5]一种基于DSP的高速数据采集与处理系统[J]. 徐龙祥,朱火晃秋,刘正埙. 南京航空航天大学学报. 2000(01)
[6]磁浮轴承轴向解耦[J]. 杨静,虞烈,张华容. 机床与液压. 1999(06)
[7]电磁轴承的线圈绕制与功率放大器型式[J]. 谢振宇,丘大谋,虞烈. 机械科学与技术. 1999(04)
[8]磁悬浮轴承的特性及发展初探[J]. 张敬东. 攀枝花大学学报. 1999(02)
[9]磁悬浮轴承的原理及现状[J]. 曾励,黄民双,刘正埙,王晓青. 机械工艺师. 1999(05)
[10]差动变压器输出电压与气隙长度关系公式推导的一种简单方法[J]. 张茂青,章建民,黄蔚,张春生. 电子机械工程. 1998(06)
硕士论文
[1]主动磁悬浮轴承控制器的研究[D]. 吴坚.苏州大学 2004
本文编号：3009590
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
第1章 绪论
1.1 磁悬浮轴承概述
1.2 磁悬浮轴承的性能特点
1.3 磁悬浮轴承的工作原理
1.4 国内外研究现状
1.5 论文主要内容及工作安排
1.5.1 论文的主要内容
1.5.2 论文的内容安排
第二章 磁悬浮轴承控制系统的数学模型
2.1 引言
2.2 磁悬浮轴承单自由度的数学模型
2.2.1 单自由度磁悬浮轴承的结构
2.2.2 单自由度磁悬浮轴承的数学模型
2.3 径向四自由度磁悬浮轴承系统的数学模型
2.3.1 径向四自由度磁悬浮轴承系统的结构
2.3.2 径向四自由度磁悬浮轴承的状态方程
2.4 小结
第三章 主动磁悬浮轴承系统的组成
3.1 系统总体结构概述
3.2 磁悬浮轴承系统的机械结构
3.3 磁悬浮轴承控制系统的控制器
3.4 磁悬浮轴承功率放大器
3.5 间隙检测传感器
3.5.1 差动变压器式传感器的研究
3.5.2 间隙检测电路的实现
3.6 小结
第四章 主动磁悬浮轴承模拟调节器控制系统的设计和实现
4.1 引言
4.2 PID控制原理
4.3 模拟PID控制原理
4.4 模拟PID控制器硬件设计
4.5 实验数据的采集与实验结果分析
4.5.1 数据采集卡PC-7483的使用
4.5.2 实验数据采集的软件平台
4.5.3 实验结果分析
4.6 小结
第五章 基于 ARM微处理器的磁悬浮轴承数字控制器的设计和实现
5.1 概述
5.2 数字控制系统
5.3 数字PID控制器
5.3.1 PID控制器参数整定
5.3.2 位置式PID控制算法
5.3.3 增量式PID控制算法
5.4 数字控制器的选择
5.4.1 数字控制器的选择及S3C444b0x控制器的简介
5.4.2 μC/OS-Ⅱ实时多任务操作系统的任务简介
5.5 基于arm的单自由度磁悬浮轴承控制系统软硬件设计
5.5.1 控制系统的硬件设计
5.5.2 控制系统的软件设计
5.6 实验调试与实验结果分析
5.7 小结
第六章 基于遗传算法整定的PID控制与仿真
6.1 引言
6.2 PID控制算法
6.3 遗传算法简介
6.3.1 遗传算法原理
6.3.2 编码方法、初始群体的产生、适应度函数
6.3.3 选择运算、交叉运算、变异运算
6.3.4 遗传算法的运行参数及约束处理
6.4 基于实数编码遗传算法的PID整定算法
6.5 基于遗传算法PID整定控制算法与数字PID算法的对比分析
6.6 小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
硕士期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]32位嵌入式开发的动向[J]. 高超然,徐成,李仁发. 电子产品世界. 2004(17)
[2]电磁轴承数字控制系统设计及实现[J]. 景敏卿,刘祖军,虞烈. 机械科学与技术. 2002(02)
[3]磁轴承MPW开关功率放大器的研究[J]. 杨作兴,赵雷,赵鸿宾. 电力电子技术. 2000(05)
[4]基于DSP的混合磁悬浮轴承数字控制器的设计与实现[J]. 徐龙祥,朱熀秋,曾学明,刘正埙. 数据采集与处理. 2000(02)
[5]一种基于DSP的高速数据采集与处理系统[J]. 徐龙祥,朱火晃秋,刘正埙. 南京航空航天大学学报. 2000(01)
[6]磁浮轴承轴向解耦[J]. 杨静,虞烈,张华容. 机床与液压. 1999(06)
[7]电磁轴承的线圈绕制与功率放大器型式[J]. 谢振宇,丘大谋,虞烈. 机械科学与技术. 1999(04)
[8]磁悬浮轴承的特性及发展初探[J]. 张敬东. 攀枝花大学学报. 1999(02)
[9]磁悬浮轴承的原理及现状[J]. 曾励,黄民双,刘正埙,王晓青. 机械工艺师. 1999(05)
[10]差动变压器输出电压与气隙长度关系公式推导的一种简单方法[J]. 张茂青,章建民,黄蔚,张春生. 电子机械工程. 1998(06)
硕士论文
[1]主动磁悬浮轴承控制器的研究[D]. 吴坚.苏州大学 2004
本文编号：3009590
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3009590.html
