磁力轴承控制器的设计

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时间:2019-02-14

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要磁力轴承与传统的轴承相比,具有无磨损、无须润滑、高转速等传统轴承无可比拟的优点,因而在世界范围内的研究与应用受到重视。目前世界上的少数发达国家已经研制出了几类磁力轴承,并且开始应用于工业生产。在我国,磁力轴承还处在实验室研究阶段,存在不少的问题,其中的一个重要的问题就是控制器的设计与转子动力性能的优化。本文分析和研究目前存在的问题以及解决该问题的方案。研究和分析了转子的动力性能。主要分析转予的动力性能与PID控制参数之间的关系,深入了解PID参数中各个参数对转子动力性能的影响程度,通过对PID参数与转子动力性能之间关系的了解,设计有利于改善

2、转予动力性能的模糊PID算法。分析和研究了磁力轴承控制器控制算法。这部分的研究主要是基于仿真软件MATLAB的强大功能,从理论上研究常规PID控制算法与模糊PID控制算法的区别。通过仿真分析,提出了其控制算法以及采用该算法的理由,通过后面的几部分内容来验证该算法。设计了具体的控制器,包含硬件和软件两方面的设计,硬件设计主要是以DSP为中心的数字控制电路设计,软件设计包括DSP的底层程序和上位机参数设置软件。在这部分中,控制器的核心是采用T1公司的TMS320LF2407A为处理器,将传统PID控制算法和模糊PID控制算法分别加以应用,设计了一个可以从实际中分析与研究控

3、制算法的系统,该系统在改善转子动力性能方面有较强的实用性。通过本项目的研究,设计出了一个可以方便地改变控制参数的的控制系统,该系统不但能够从实际中反映控制算法的好坏,同时可以结合其它的仿真工具,实现控制算法的不断优化。关键词:磁力轴承,转子动力性,模糊PID控制器,DSP数字控制器,MATLAB仿真武汉理工大学硕士学位论文AbstractComparingwiththetraditionalbearing,magneticbearinghavealotofstrongpointsuchasnon—abrasion,highspeedandsoon,anditsrese

4、archandapplicationbecomemoreandmorepopularallovertheworld.Nowadays,fewdevelopedcountrieshavedevelopedsomekindsofmagneticbearingandmakeuseofitinpractice.Inourcountry,themagneticbearingareinresearchinlabandhavelotsofproblemswhichneedustosolve.Howtoimprovethedynamiccharacterofmagneticbeari

5、ngisthemajorproblemwearegoingtosolveinthisthesis.Wearegoingtodiscusstheproblemspresentandtoprovidethewaysolvingtheseproblemsbythreestepsinthisthesis.Firstly,analyzethedynamiccharacteristicsofturbinemagneticbearingsystembasedontheconnectionbetweendynamiccharacteristiesandparametersofcont

6、rollet.ThemajortaskistoanalyzetheconnectionbetweendynamiccharacteristicsandparametersofcontrollerandwhichparameterdeterminethemajordynamiccharacteristicsandtodesignthebetterfuzzyPIDarithmeticforthemagneticbearing.Secondly,analysisandresearchofcontrolarithmeticofmagneticbearing.Inthispar

7、t,themajortaskistostudythedifferencebetweenfuzzyPIDandtraditionalPIDarithmeticintheorybasedontheusefultool—MATLAB.Atlast,thedesignofthecontrollerincludehardwareandsoftwaredesign.ThehardwaredesignisthedesignofdigitalcircuitbasedonDSPandthesoftwaredesignincludetheuppercomputerand

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