基于DSP的磁力轴承控制系统的研究

发布时间：2023-08-15 19:39

　　主动磁悬浮轴承(AMB)是一种新型的支撑部件,利用受控电磁力将转子无接触地悬浮支撑在定子中间。它具有无机械接触、无润滑、无磨损、高速度等许多传统机械轴承无法比拟的优势。控制系统(传感器、控制器和功率放大器)是磁力轴承的关键部分,其性能的好坏直接影响到磁力轴承的性能。本文以带传感器的五自由度磁力轴承为研究对象,针对控制系统的三个部分进行了研究。 本文首先介绍国内外磁力轴承的发展概况、特点及趋势。分析五自由度磁力轴承系统的构成,对各个部分及其相互之间的关系做了详细的说明。并且根据电磁学的基本原理,推导出单自由度磁力轴承的数学模型。针对磁力轴承的特点,分析转子位移检测的特殊要求,并比较几种常用的位移传感器的优缺点。根据磁力轴承控制系统的具体要求,提出控制器硬件系统的总体方案。采用TMS320C6713A数字处理器作为数字控制器的核心,配以信号调理模块、A/D模块、D/A模块、串口通信模块等外设为算法的实现搭建了良好的硬件平台。根据磁力轴承对功率放大器的电流响应速度、纹波和效率的要求,比较磁力轴承常用的几种的功率放大器,并详细介绍高效率的PWM开关功率放大器的原理。 目前,磁力轴承的控制器设计...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 磁力轴承的概述
        1.1.1 磁力轴承的国内外发展概况
        1.1.2 磁力轴承的特点
        1.1.3 磁力轴承的发展趋势
    1.2 论文的主要内容
第2章 磁力轴承的工作原理与数学模型
    2.1 磁力轴承的工作原理
    2.2 单自由度磁悬浮控制系统数学模型
    2.3 本章小结
第3章 磁力轴承控制系统的硬件结构及原理
    3.1 控制系统的结构
    3.2 位移传感器
        3.2.1 选择传感器的基本要求
        3.2.2 几种常用位移传感器
        3.2.3 信号调理
    3.3 控制器
        3.3.1 DSP芯片特点及最小系统
        3.3.2 高速同步A/D采样
        3.3.3 D/A转换通道
        3.3.4 串行通信接口
    3.4 功率放大器
        3.4.1 功率放大器的分类
        3.4.2 功率放大器的主要性能指标
        3.4.3 磁力轴承常用的几种功率放大器
        3.4.4 PWM功率放大器的原理
    3.5 本章小结
第4章 磁力轴承控制算法及实现
    4.1 PID控制算法
        4.1.1 模拟PID控制
        4.1.2 数字PID控制
        4.1.3 改进型PID控制
        4.1.4 变参数PID控制
    4.2 PID参数的整定
        4.2.1 采样周期T的确定
        4.2.2 PID参数的整定
        4.2.3 控制度
    4.3 控制算法的实现
        4.3.1 DSP程序设计的特点
        4.3.2 控制程序的设计
        4.3.3 程序的固化
    4.4 本章小结
第5章 系统调试及实验
    5.1 控制器调试工具
        5.1.1 CCS集成开发环境
        5.1.2 仿真器及JTAG接口
    5.2 系统各功能模块的测试
        5.2.1 控制器输入输出测试
        5.2.2 传感器静态测试
        5.2.3 功率放大器的测试
    5.3 悬浮实验
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3842147