基于电力电子技术的dsp磁悬浮系统设计

《基于电力电子技术的dsp磁悬浮系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2004年第20卷第7期基于电力电子技术的DSP磁悬浮系统设计DesignSuspensionSystemBasedonDSPandElectrical&Electron京交通大学)罗妮娜王立德王亮Luo，NinaWang，LideWang。Liang摘要：本文主要讨论由DSP为核心构建的磁悬浮系统，并详字电子计算机为核心的数字电路。模拟电路的优点是运算速度细分析控制系统的两个关键要素：主控器和悬浮驱动器。在快，实时性好，但控制精度低、电路受外界环境影响大，且不易实设计中．这两

2、部分我们分别采用数字处理芯片现复杂的控制算法．调试困难。对于复杂的控制理论来说．用数TMS320Lv5402和两象限桥式悬浮斩波器。最后分析了具体字实现办式肯定比模拟实现方式方便。而磁悬浮控制系统本身就是个复杂系统．这数字实现中应注意的问题。自然就对控制器提出了较高的要求。磁悬浮模拟控制器电路中关键词：悬浮系统；DSP；TMS320LV5402；两相限桥式斩波器的电阻、电容、运算放大器等器件的特性都会随着温度的改变而中图分类号：TP368．1文献标识码：A改变．这就意味着，一个模拟控制器的性能在0℃时和70℃时会文章编号：1008-0570(2004)07—0058

3、-03大一样，而数字控制器的电路在其保证的工作范围内受温度变化的影响几乎没有。此外，对于磁浮列车模拟控制器电路来Abstract：SuspensionSystemcenteredonDSPisdiscussedin说，还必须考虑到器件以及制造器件的材料的寿命，这将极大地thispaper．Italsoanalizestwokeyfactorsofthecontrolsystem-影响整个悬浮控制系统的性能。themaincontrollerandthesuspensiondrivers．Digitalsignal传统的数字控制器大多采用单片机来实现，但这种控制器pr

4、ocessorchipTMS320LV5402andtwo-quadrantbridgesuspen—的控制效果要受到采样频率的限制。当控制算法复杂，计算量较sionchopperB3"eappliedtothissystem，respectively．Atlast，the大时，采样频率就不可能很高。这势必会影响控制的效果。而我paperanalizestheproblemsworthyofconsiderationindigitalim—们采用数字信号处理器DSP来实现对系统的控制。DSP器件是plement．一种特别适用于数字信号处理运算的微处理器，由于它具有硬

5、KeyWords：SuspensionSystem；DSP；TMS320LV5402；two—件上采用多总线哈佛(Harvard)结构、指令执行采用流水作业quadrantbridgechopper(Pipeline)、采用独立的硬件乘法，力口法器(MAC)等特性，使得以DSP器件为核心的控制系统具有非常快的数据处理能力和良好的扩展能力，克服了模拟控制器和以单片机为核心的数字控制1控制系统的构建器的缺陷。但对于用数字信号处理器(DSP)来实现数字控制器，它们所带来的影响要小得多。而且．DSP电路还可以通过编程来检测和补偿模拟系统的变化，从而进一步减小温度对系统的影响

6、，增强系统的抗干扰性，对悬浮控制的最基本要求是控制系统要具有快速响应、动态过程平稳、抗干扰好的性能特点，其中抗干扰性尤为重要。RO图1图1为单电磁铁控制系统的结构图。电磁铁的可控量为其LO线圈的端电压，通过改变线圈电流，改变气隙磁密，从而改变电磁吸力的大小。由于电磁铁的动力学模型是三阶不稳定系统．故在开环情况下，系统是不稳定的．必须对电磁铁的气隙进行反馈1控制，才能保持气隙恒定。控制系统的工作原理为：首先通过气由此可见，用DSP实现的数字控制器在磁悬浮控制方面有隙传感器检测电磁铁的气隙变化，模数转换后．进行数字滤波并着其特有的优势，笔者在此系统中选取此德州仪器公司的

7、放大，再与控制的给定值比较获得到偏移量，采取一定的控制算32fFMS5402DSP作为本系统的控制器。它为16位定点运算法(本试验中采用的是改进型PID控制)，获取控制量，此控制量DSP，它可以达到IOOMBPS的工作速度，从而可以将工作频率大通过PWM发生器，产生PWM波驱动主电路，改变电磁铁两端大提高。这也就要求系统的另一个关键点也要有相应的高速高的电压，从而改变电磁线圈的电磁吸力的大小．以控制被悬浮物效的选取，从而提高整个系统的性能。体的稳定悬浮。结构图中方块内部为整个数字控制器。从以上分析可知，此系统中控制器和主电路的选取，对整个电路的刚度、3主电路(悬