| 【中文题名】 | 基于DSP的磁悬浮转子控制系统设计与控制算法研究 |
| 【英文题名】 | Design of the Control System of Magnetic Suspended Rotor Based on DSP and Research on Control Algorithm |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-10 |
| 【中关键词】 | DSP,磁力轴承,数字控制,PID算法,多模态算法, |
| 【英关键词】 | DSP,Magnetic Bearing,Digital Control,PID Algorithm,Multimode Algorithm, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>计算机控制、计算机控制系统 |
| 【论文摘要】 |
磁力轴承是利用电磁力将被支承件稳定悬浮在空间的一种高性能机电一体化轴承，它以无机械接触，无磨损和无需润滑等传统轴承所无法比拟的优点而倍受瞩目，在很多领域具有广阔的应用前景。国内外把磁力轴承的出现称为支承技术的一场革命。磁力轴承研究涉及到机械、电子、计算机、控制和传感等多学科技术，控制系统是磁力轴承系统中很重要的一环，磁力轴承必须在控制系统的协助下才能正常工作，且控制器性能的好坏直接影响到磁力轴承的动态性能和转子的控制精度。本文以五自由度磁力轴承为研究对象，开展了基于DSP的磁悬浮转子控制系统设计与控制算法研究，建立了先进的硬件平台，并对传统PID算法和多模态智能控制算法进行了研究。
本文基于控制系统数学模型，提出了适合本控制对象的磁力轴承数字控制系统的设计方案，以TMS320LF2407A为核心处理器，设计了控制器的硬件电路并进行优化，包括使用抗混叠滤波器对输入信号进行滤波，提高了输入信号的精确性，设计A／D转换电路对传感器信号进行无相位差采集等。基于分散式控制思想，在磁力轴承控制系统中应用了传统的PID算法，并根据磁力轴承的实际要求提出了多模态的控制算法，实现了系统的较好控制。
最... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-4 |
|
Abstract |
4-7 |
|
第1章 绪论 |
7-11 |
|
1.1 磁力轴承简介 |
7 |
|
1.2 磁力轴承技术发展与研究现状 |
7-8 |
|
1.3 控制器的发展 |
8-9 |
|
1.4 论文工作与内容安排 |
9-10 |
|
1.5 本文课题支撑 |
10-11 |
|
第2章 磁力轴承系统模型的建立 |
11-20 |
|
2.1 磁力轴承系统的组成及工作原理 |
11-14 |
|
2.1.1 磁力轴承系统的控制对象 |
11-13 |
|
2.1.2 磁力轴承控制系统的控制器 |
13 |
|
2.1.3 功率放大器 |
13-14 |
|
2.2 系统建模 |
14-20 |
|
2.2.1 磁力轴承单自由度数学模型 |
15-18 |
|
2.2.2 控制系统模型的建立 |
18-20 |
|
第3章 磁悬浮控制系统硬件电路设计 |
20-34 |
|
3.1 控制系统设计方案 |
20-21 |
|
3.2 核心芯片选型 |
21-23 |
|
3.2.1 DSP介绍 |
21-22 |
|
3.2.2 TMS320LF2407A芯片 |
22-23 |
|
3.3 位置信号处理电路 |
23-25 |
|
3.4 A/D转换电路 |
25-27 |
|
3.5 D/A转换电路 |
27-29 |
|
3.6 PWM电路的设计 |
29-31 |
|
3.7 线圈电流的采集与处理 |
31-32 |
|
3.8 DSP片外扩展RAM |
32-34 |
|
第4章 磁悬浮系统的多模态控制算法设计 |
34-55 |
|
4.1 磁悬浮系统中PID控制策略 |
34-36 |
|
4.2 模拟PID控制 |
36-37 |
|
4.3 数字PID控制 |
37-38 |
|
4.4 标准PID控制器的改进 |
38-41 |
|
4.5 磁悬浮系统中超前校正不完全微分PID控制算法设计 |
41-43 |
|
4.6 多模态算法设计 |
43-49 |
|
4.6.1 Bang-Bang控制模块 |
45 |
|
4.6.2 模糊控制器模块 |
45-48 |
|
4.6.3 超前校正不完全微分PID控制模块 |
48 |
|
4.6.4 多模态算法流程 |
48-49 |
|
4.7 实验结果与分析 |
49-53 |
|
4.7.1 多模态控制的优越性 |
49-50 |
|
4.7.2 算法效果比较试验 |
50 |
|
4.7.3 参数选取 |
50-51 |
|
4.7.4 实验结果 |
51-53 |
|
4.8 小结 |
53-55 |
|
第5章 系统调试与实验 |
55-59 |
|
5.1 数字控制器的调试工具 |
55-56 |
|
5.1.1 SEED-XDSPP开发系统 |
55 |
|
5.1.2 Code Composer Studio集成开发环境 |
55-56 |
|
5.2 DSP数字控制器的硬件调试 |
56 |
|
5.3 传感器标定 |
56-58 |
|
5.4 本章小结 |
58-59 |
|
第6章 总结与展望 |
59-60 |
|
6.1 论文的主要贡献 |
59 |
|
6.2 展望 |
59-60 |
|
参考文献 |
60-62 |
|
攻读硕士期间发表的论文 |
62-63 |
|
致谢 |
63 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385515 |
