磁悬浮轴承控制系统研究(1)

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要磁悬浮轴承利用电磁力将转子稳定悬浮在定子中间，是典型的机电一体化装置。与传统的轴承相比，其具有无机械接触、无磨损、无需润滑、寿命长、能耗低、噪声小等优点。磁悬浮轴承控制系统是磁悬浮轴承的关键部分，其性能的好坏直接影响到磁悬浮轴承的静态、动态性能。本文以带传感器的五自由度磁悬浮轴承为研究对象，设计了系统的主要电磁参数，建立了系统的数学模型，构建了先进的硬件研究平台，并对传统算法和模糊PID控制进行了研究。主要研究内容如下；介绍了五自由度磁悬浮轴承系统的构成，对各个组成部分及其相互

2、之间的关系做了详细的说明。根据电磁学的基本原理及设计要求，计算出了系统的主要电磁参数，如磁力线圈安杂数、线圈窗口面积、磁极面积、线圈电感等，为电磁参数设计提供了重要的理论依据。分析了磁悬浮轴承控制系统的具体要求，提出了硬件设计总体方案；采用集中：e控制，以高性能的数字信号处理器(DSP)为控制核心，并配以信号调理单元、串口通信SCI单元、DA输出单元、数据掉电保存单元等外设，为系统的算法实施构建了良好的硬件平台。在研究磁悬浮轴承功率放大器特性的基础上，提出了功率放大器的总体方案，并完成了采样／保持型功率放

3、大器的电路设计、工艺安装及调试工作。提高了系统的稳定性、可靠性，简化了系统构成，降低了系统成本。推导出磁悬浮轴承系统的数学控制模型，开展了磁悬浮轴承控制系统的控制算法研究。分析了传统连续PID算法和增量式的PID算法，在此基础上，以单自由度磁悬浮轴承模型为基础，根据实际要求，设计并实现了模糊PID控制算法，满足了系统的控制要求，实现了系统的精确控制。关键词：磁悬浮轴承，数字信号处理器，功率放大器，模糊PID武汉理工大学硕士学位论文AbstractActivemagneticbearings(AMBs)in

4、akerotorsuspendedinthemiddleofstatorbymagneticforce．Itisatypicalkindofmechanicalandelectricaleqmpmem．Comparingwiththetraditionalbearing，AMBshavemanyadvantagesofnon-friction,non-abrasion,nOlubricated．1astinglife,maintenance·在∞．However,inadditiontothepartof

5、themachine,thecontrolsystemisveryimportantforAMBsystem，thenatureofitaffectsthestaticanddynamicperformanceofAMBsystem．Inthispaper,five-freedom-degreeAMBwim5el'Lsorisresearched．theelectromagneticparameterandhardwareplateformisdesigned，andthemathematicsmodeb

6、adbeenelected．Baseontheadvancedcontrolhardw孤eplateform,thetraditionalalgorithmandtheFuzzyPIDcontrolalgorithmal'ediscussed．Themaincontentsofthispaperarefollows：Thestructureandtherelationoffive-freedom-degreeAMBtitledescribed诅details．Bytheprincipleoftheelec

7、tromagnetictheoryanddesireofdesignation，themainelectromagneticparameteriscalculated．Itprovidesimportantbaseoftheoryforrealizationofelectromagneticparameter．AccordingtofeatureanddesigningdesireofAMB，thehardwareplanformismade．Withtheperipheralequipmentsofgr

8、oupingsignalregulation,DA，SCI，datareseavation,etc，thecoreofhandwaresystemisDSPwithwellperformance．Thehardwareprovidegoodplatefornlforalgorithm．BasedonthestudyingofPowerAmplifier’Sproperty,thedesignationplanhadbringe