電磁軸承是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，包括電氣子系統(tǒng)(傳感器、控制器和功率放大器)和機(jī)械子系統(tǒng)(轉(zhuǎn)子、定子和線圈)，其性能好壞主要取決于電氣子系統(tǒng)性能。本文主要對(duì)其電氣子系統(tǒng)，特別是功率放大器和基于DSP的數(shù)字控制器，開展研究。首先簡要介紹了磁軸承的分類及工作原理，概述了主動(dòng)電磁軸承的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及工業(yè)應(yīng)用：建立了單自由度電磁軸承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB/SIMULlNK對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行了仿真，并討論了不同的PID控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的影響。其次介紹了功率放大器的工作原理和工作狀態(tài)，分析了開關(guān)功率放大器的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，研究了電磁軸承用三電平PWM開關(guān)功率放大器，對(duì)其動(dòng)、靜態(tài)性能進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)測試。之后研究了電磁軸承的數(shù)字控制器，選擇PID算法作為系統(tǒng)的控制策略，設(shè)計(jì)了基于TMS320F240 DSP的數(shù)字控制程序以及相應(yīng)的A/D采樣電路、D/A轉(zhuǎn)換電路和濾波電路，并設(shè)計(jì)了用于串口調(diào)試參數(shù)的上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)了在線調(diào)試功能。最后在一個(gè)控制箱內(nèi)集成了電磁軸承控制系統(tǒng)，確認(rèn)各部分功能與接口的正確后進(jìn)行了綜合調(diào)試，通過靜態(tài)與動(dòng)態(tài)懸浮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了電磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)...

【文章來源】： 浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【文章目錄】：
目錄
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 磁軸承概述
        1.1.1 磁軸承的分類和工作原理
        1.1.2 電磁軸承的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀
        1.1.3 電磁軸承的特點(diǎn)和工業(yè)應(yīng)用
    1.2 電磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)概述
        1.2.1 電磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)的組成
        1.2.2 開關(guān)功率放大器
        1.2.3 數(shù)字控制器
    1.3 論文工作和內(nèi)容安排
        1.3.1 本文所做的工作
        1.3.2 論文內(nèi)容安排
第二章 電磁軸承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
    2.1 電磁軸承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 五自由度電磁軸承系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
        2.1.2 單自由度電磁軸承的數(shù)學(xué)模型
    2.2 單自由度電磁軸承系統(tǒng)的仿真
        2.2.1 仿真條件
        2.2.2 仿真結(jié)果
    2.3 本章小節(jié)
第三章 開關(guān)功率放大器的設(shè)計(jì)與研究
    3.1 開關(guān)功率放大器
        3.1.1 開關(guān)功放原理
        3.1.2 開關(guān)功放主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        3.1.3 電壓─電流型開關(guān)功放控制策略及實(shí)現(xiàn)方式
        3.1.4 開關(guān)功放性能參數(shù)
    3.2 三電平PWM電壓─電流型開關(guān)功率放大器的設(shè)計(jì)與研究
        3.2.1 三電平PWM功放原理
        3.2.2 三電平PWM功放電路
        3.2.3 三電平PWM功放性能仿真
        3.2.4 三電平PWM功放實(shí)驗(yàn)測試
    3.3 本章小節(jié)
第四章 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)與研究
    4.1 數(shù)字控制器硬件選擇
        4.1.1 處理器的選擇
        4.1.2 DSP型號(hào)的選擇
        4.1.3 TMS320F240的特點(diǎn)概述
    4.2 數(shù)字控制器硬件設(shè)計(jì)
        4.2.1 DSP硬件電路結(jié)構(gòu)
        4.2.2 信號(hào)調(diào)理電路
        4.2.3 A/D采樣電路
        4.2.4 D/A轉(zhuǎn)換電路
        4.2.5 存儲(chǔ)器擴(kuò)展及串行通信接口
    4.3 數(shù)字控制器軟件設(shè)計(jì)
        4.3.1 PID控制策略
        4.3.2 數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)
        4.3.3 數(shù)字控制器的軟件流程
    4.4 上位機(jī)在線調(diào)試軟件設(shè)計(jì)
    4.5 本章小節(jié)
第五章 系統(tǒng)集成和系統(tǒng)調(diào)試
    5.1 系統(tǒng)集成
        5.1.1 系統(tǒng)集成方案
        5.1.2 系統(tǒng)抗干擾
    5.2 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試
        5.2.1 系統(tǒng)調(diào)試方案
        5.2.2 數(shù)字控制器軟件調(diào)試
        5.2.3 上位機(jī)軟件調(diào)試
        5.2.4 采樣頻率的選擇和PID參數(shù)整定
        5.2.5 數(shù)字控制器硬件調(diào)試
    5.3 系統(tǒng)綜合調(diào)試結(jié)果
        5.3.1 單自由度測試
        5.3.2 兩自由度測試
        5.3.3 四自由度懸浮測試
    5.4 本章小節(jié)
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 本文所做的主要工作
    6.2 對(duì)下一步工作的展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3477902