本文關鍵詞：基于DSP的氣體擠壓膜軸承控制器研究

  更多相關文章： 氣體擠壓膜軸承 DSP TMS320F28335 頻率跟蹤 模糊PID

【摘要】：氣體擠壓膜軸承是一種新型氣體軸承,它利用壓電材料的逆壓電效應在工作面的法向產生高頻振動,使激振盤和懸浮體之間的氣體不斷受到擠壓,由此形成高于外部環(huán)境壓力的氣膜壓力。氣體擠壓膜軸承不需要外部供氣或支承表面的切向相對運動,可以應用于傳統(tǒng)支承無法滿足要求的場合,因此其應用前景十分廣闊。但是,現(xiàn)有氣體擠壓膜軸承離實際工程應用還有一定的差距。本文主要對氣體擠壓膜軸承設計一種控制系統(tǒng),使其能夠實現(xiàn)懸浮高度的自適應控制。以變幅桿式的氣體擠壓膜懸浮平臺為研究對象,通過對固定懸浮體模型和自由懸浮體模型的分析求解,得出影響氣體擠壓膜懸浮平臺性能的主要因素為激振振幅和頻率。以理論分析結果為指導,對氣體擠壓膜懸浮平臺控制系統(tǒng)進行設計,實現(xiàn)懸浮高度的自適應控制�？刂葡到y(tǒng)以TMS320F28335芯片為核心,與信號發(fā)生模塊,頻率跟蹤模塊,信號調理模塊等共同組成控制器的硬件部分。簡要介紹模糊控制原理,建立控制模型,通過simulink對模糊PID和PID進行仿真并比較。建立氣體擠壓膜懸浮平臺調試系統(tǒng),并對系統(tǒng)進行在線調試,使其能夠正常運作。設計試驗驗證氣體擠壓膜懸浮平臺控制系統(tǒng)的性能。通過試驗證明該控制系統(tǒng)能夠使氣體擠壓膜懸浮平臺實現(xiàn)懸浮高度的自適應控制。
【關鍵詞】：氣體擠壓膜軸承 DSP TMS320F28335 頻率跟蹤 模糊PID
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 引言15-16
• 1.2 氣體擠壓膜軸承技術研究背景16-22
• 1.2.1 氣體擠壓膜軸承發(fā)展狀況16-19
• 1.2.2 氣體擠壓膜軸承控制技術的發(fā)展19-22
• 1.3 論文的內容安排22-23
• 第二章 氣體擠壓膜懸浮平臺的理論分析23-34
• 2.1 控制方程的建立23-26
• 2.1.1 流體力學的基本方程23-24
• 2.1.2 圓盤擠壓膜Reynolds方程的建立24-25
• 2.1.3 擠壓膜模型25-26
• 2.2 氣體擠壓膜特性的分析與求解26-31
• 2.2.1 固定懸浮體模型26
• 2.2.2 自由懸浮體模型26-27
• 2.2.3 氣膜承載力27
• 2.2.4 物理模型27-28
• 2.2.5 求解方法28-29
• 2.2.6 求解過程及結果分析29-31
• 2.3 實驗驗證31-32
• 2.4 頻率跟蹤理論簡介32-33
• 2.4.1 換能器等效電路32-33
• 2.4.2 鎖相環(huán)法33
• 2.5 本章小結33-34
• 第三章 氣體擠壓膜懸浮平臺控制器硬件設計34-51
• 3.1 控制系統(tǒng)總體設計34
• 3.2 主控芯片34-35
• 3.2.1 芯片特性34-35
• 3.2.2 硬件資源35
• 3.3 最小系統(tǒng)35-40
• 3.3.1 電源電路36-37
• 3.3.2 時鐘電路37-38
• 3.3.3 JTAG電路38
• 3.3.4 引導電路38-39
• 3.3.5 串口電路39-40
• 3.4 外圍電路設計40-44
• 3.4.1 信號發(fā)生電路40-41
• 3.4.2 信號調理電路41
• 3.4.3 頻率跟蹤電路41-44
• 3.5 功率放大電路設計44-48
• 3.5.1 壓電陶瓷功放分類44-45
• 3.5.2 高壓放大電路設計45-46
• 3.5.3 功率放大級電路設計46-47
• 3.5.4 功率放大器總體電路47-48
• 3.6 電路板制作48-50
• 3.6.1 PCB總體設計流程48
• 3.6.2 控制器電路板設計48-49
• 3.6.3 功率放大器電路板49-50
• 3.7 本章小結50-51
• 第四章 氣體擠壓膜懸浮平臺控制器軟件設計51-65
• 4.1 DSP程序初始化配置51-56
• 4.1.1 時鐘模塊設置51-52
• 4.1.2 看門狗模塊52
• 4.1.3 寄存器保護機制52-53
• 4.1.4 中斷53
• 4.1.5 外設接口53-54
• 4.1.6 通用輸入輸出接口54
• 4.1.7 捕獲模塊54-55
• 4.1.8 AD模塊55-56
• 4.1.9 DMA模塊56
• 4.2 信號輸出程序設計56-58
• 4.2.1 IQmath庫56-57
• 4.2.2 正弦數(shù)據輸出57
• 4.2.3 正弦波頻率控制57-58
• 4.3 控制算法設計58-64
• 4.3.1 控制模型58-59
• 4.3.2 PID算法簡介59-60
• 4.3.3 數(shù)字PID算法60-61
• 4.3.4 模糊PID控制的基本原理61-62
• 4.3.5 模糊控制器設計62-63
• 4.3.6 控制算法仿真63-64
• 4.4 本章小結64-65
• 第五章 系統(tǒng)調試與實驗驗證65-80
• 5.1 DSP系統(tǒng)開發(fā)工具65-69
• 5.1.1 實驗系統(tǒng)65
• 5.1.2 CCS開發(fā)軟件65-66
• 5.1.3 仿真器66-67
• 5.1.4 程序的燒錄67-69
• 5.2 CMD文件69-71
• 5.2.1 CMD簡介69-70
• 5.2.2 IQmath CMD文件設置70
• 5.2.3 FLASH燒錄CMD文件設置70-71
• 5.3 系統(tǒng)調試71-73
• 5.3.1 信號輸出模塊的調試71-72
• 5.3.2 AD模塊調試72
• 5.3.3 頻率測量模塊調試72-73
• 5.3.4 軟件調試73
• 5.4 實驗設備73-76
• 5.4.1 壓電換能器73-75
• 5.4.3 功率放大器75
• 5.4.4 位移傳感器75-76
• 5.5 實驗研究76-79
• 5.5.1 實驗分析76-79
• 5.5.2 實驗結果總結79
• 5.6 本章小結79-80
• 第六章 總結與展望80-82
• 6.1 主要工作總結80-81
• 6.2 后續(xù)工作展望81-82
• 參考文獻82-85
• 致謝85-86
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文86

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本文編號：880844