發(fā)布時間：2022-08-08 19:37

　　磁懸浮軸承通過電磁力懸浮轉子系統(tǒng),具有無機械接觸、無磨損、無需潤滑、低損耗,高轉速、長壽命等突出優(yōu)點,且能實現較好的轉子動態(tài)特性,是高速高精密轉子系統(tǒng)的理想支承方式。因此,磁懸浮軸承系統(tǒng)在航空航天、真空技術、渦輪機械及機床等領域具有廣泛的應用前景。但當磁懸浮軸承系統(tǒng)出現局部故障時,其原有的控制閉環(huán)將無法實現,從而導致轉子系統(tǒng)跌落,而造成嚴重影響,特別在極端惡劣條件下,其可靠性問題尤其突出;冗余性設計是提高磁懸浮支承可靠性的一種切實有效的方法,其要求軸承系統(tǒng)具備容錯性,能快速有效的檢測并表達故障特性,并能針對故障進行容錯控制,而繼續(xù)提供有效電磁支承特性。本文進行了基于雙核處理器架構的磁懸浮容錯控制模型及系統(tǒng)的研究,主要研究內容為:（1）為滿足多自由度磁懸浮支承系統(tǒng)的故障診斷與實時控制需求,設計了一種基于異構的雙核處理器ARM+DSP架構,提出了對應的硬件平臺、軟件體系方案,實現了故障診斷與實時控制任務的分配運行、高效信息交互,來應對上述并行任務的實時性需求;（2）提出了精確冗余結構下的電磁力線性化模型�？紤]到現有方法在冗余結構下非平衡位置的電磁力線性化存在較大誤差,本文通過求解電磁力的泰... 

【文章頁數】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 磁懸浮軸承容錯控制概述
        1.1.1 磁懸浮軸承容錯控制的國內外現狀
        1.1.2 實時故障診斷與容錯控制技術
        1.1.3 多核處理器的并行處理能力在工業(yè)控制中的應用
    1.2 本課題的研究目的及意義
    1.3 論文的項目來源
    1.4 論文的內容及安排
第2章 磁懸浮軸承容錯控制原理
    2.1 磁懸浮軸承容錯控制技術分類及特點
        2.1.1 控制器容錯控制
        2.1.2 傳感器容錯控制
        2.1.3 執(zhí)行器容錯控制
    2.2 冗余結構下精確電磁力線性化模型
        2.2.1 傳統(tǒng)電磁力線性化方法
        2.2.2 徑向主動磁懸浮軸承電磁力的非線性建模
        2.2.3 基于位移補償的電磁力-位移-電流線性化方法
        2.2.4 非平衡位置下的電流分配矩陣的優(yōu)化求解
    2.3 執(zhí)行器故障的磁懸浮軸承容錯控制系統(tǒng)需求
    2.4 本章小結
第3章 基于雙核處理器的容錯控制系統(tǒng)平臺設計
    3.1 容錯控制系統(tǒng)的需求分析及方案確定
        3.1.1 容錯控制系統(tǒng)方案分析
        3.1.2 雙核處理器方案確定
    3.2 磁懸浮容錯控制系統(tǒng)硬件平臺設計與分析
        3.2.1 硬件平臺總體結構
        3.2.2 功率放大電路設計
        3.2.3 光耦隔離驅動電路設計
        3.2.4 電流采樣調理電路設計
        3.2.5 ARM+DSP的控制器架構的設計
    3.3 磁懸浮容錯控制系統(tǒng)的軟件平臺設計
        3.3.1 基于SYSLINK組件的雙核通信
        3.3.2 ARM端嵌入式Linux系統(tǒng)的移植
        3.3.3 DSP端SYS/BIOS系統(tǒng)
        3.3.4 容錯控制系統(tǒng)的數據傳輸過程
    3.4 本章小結
第4章 冗余結構下精確電磁力計算及其容錯控制模型
    4.1 八極徑向磁懸浮軸承的電磁力參數計算
    4.2 轉子處于非平衡位置下的位移補償矩陣數值計算
    4.3 八極徑向磁懸浮軸承的數值與仿真分析
        4.3.1 偏置系數C0對飽和電磁力影響
        4.3.2 位移補償后線性化電磁力與理論電磁力的對比
        4.3.3 非平衡位置下的電流分配矩陣的優(yōu)化
    4.4 轉子位移仿真分析
        4.4.1 冗余結構支承下的轉子軌跡
        4.4.2 支承重構過程中的轉子軌跡
    4.5 本章小結
第5章 雙核處理器作為控制器的實驗研究
    5.1 磁懸浮容錯控制系統(tǒng)的實驗平臺搭建
        5.1.1 控制系統(tǒng)機械結構
        5.1.2 控制系統(tǒng)硬件控制平臺
    5.2 故障診斷
        5.2.1 磁極線圈電流故障診斷實驗
        5.2.2 磁極線圈電流紋波分析
    5.3 轉子位移軌跡
        5.3.1 轉子穩(wěn)定懸浮實驗
        5.3.2 轉子擾動懸浮實驗
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文研究總結
    6.2 論文研究展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間的科研成果
攻讀碩士期間參與的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于雙核處理器的主動磁懸浮軸承容錯控制架構[J]. 程鑫,劉晗,王博,梁典,陳強.  山東大學學報(工學版). 2018(02)
[2]基于OMAPL138的雙核通信研究及應用[J]. 郭盟,尹志輝,錢世俊.  工業(yè)控制計算機. 2015(11)
[3]OMAP-L138DSP與FPGA通信方案設計[J]. 張偉文,高偉強,林淦,劉建群,閻秋生.  機電工程技術. 2015(10)
[4]ARM+FPGA設備的人機界面數據交互設計與實現[J]. 吳向臣,吳茂林.  微型機與應用. 2015(09)
[5]基于OMAPL138的嵌入式CNC控制器硬件平臺開發(fā)[J]. 左旭輝,高偉強,張偉文.  組合機床與自動化加工技術. 2015(01)
[6]基于浮點DSP的軌道信號開發(fā)平臺的研究[J]. 張陳玉,杜普選,聞躍,趙文山.  測控技術. 2014(11)
[7]磁懸浮軸承發(fā)展及關鍵技術研究現狀[J]. 李媛媛,朱熀秋,朱利東,吳曉軍.  微電機. 2014(06)
[8]基于DSP的運動控制器的研究與實現[J]. 崔金星,張招紅,鄭麗芳.  核電子學與探測技術. 2014(03)
[9]基于OMAPL138的高速信號處理系統(tǒng)信號完整性分析[J]. 鄭楠,章明朝,李佩玥,閆豐.  現代電子技術. 2013(12)
[10]電磁軸承五種故障模式下的容錯控制與分析[J]. 段焱,鄭世強.  制造業(yè)自動化. 2013(01)

碩士論文
[1]基于OMAPL138和FPGA的嵌入式數控系統(tǒng)硬件架構研究與開發(fā)[D]. 李嘉健.廣東工業(yè)大學 2015



本文編號：3672103