【摘要】： 電磁軸承是一種是利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮于空中,然后用電機(jī)帶動轉(zhuǎn)子進(jìn)行運動的一種新型軸承。電磁軸承和普通軸承相比具有無摩擦、無損耗等優(yōu)點,并越來越多的應(yīng)用在高速機(jī)械加工和儲能飛輪以及真空領(lǐng)域中。電磁軸承系統(tǒng)是由控制器、轉(zhuǎn)子、電磁鐵、位移傳感器、功率放大器等器件組成的復(fù)雜的機(jī)、電、磁綜合系統(tǒng),其控制系統(tǒng)設(shè)計是研究的難點和重點。本文以控制器和功率放大器為研究對象,對其進(jìn)行了深入的研究,并將FPGA應(yīng)用于電磁軸承控制系統(tǒng)設(shè)計中。 本文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,介紹了電磁軸承的結(jié)構(gòu)原理,對電磁軸承系統(tǒng)分別進(jìn)行力學(xué)和電學(xué)分析,并且建立了單自由度電磁軸承的數(shù)學(xué)模型,并利用Matlab對其特性進(jìn)行了仿真。 在電磁軸承系統(tǒng)的理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上,本文采用了一種電磁軸承系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu),并根據(jù)控制結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)分別進(jìn)行了硬件設(shè)計和FPGA模塊設(shè)計,硬件設(shè)計部分主要包括FPGA選型和配置、電源電路、時鐘和復(fù)位電路、A/D采樣通道以及傳感器安裝等設(shè)計,FPGA模塊設(shè)計部分主要包括PID模塊、數(shù)字接口模塊、A/D控制模塊、功放控制模塊等模塊設(shè)計,PID模塊主要用于對控制信號的處理,數(shù)字接口模塊負(fù)責(zé)和上位機(jī)的通信,A/D控制模塊精確控制A/D轉(zhuǎn)換器并緩存A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù),功放控制模塊產(chǎn)生開關(guān)控制信號以控制電磁軸承系統(tǒng)的狀態(tài),在模塊設(shè)計中對部分模塊進(jìn)行了原理分析和設(shè)計仿真,仿真結(jié)果符合設(shè)計要求。 最后對電磁軸承系統(tǒng)各部分進(jìn)行調(diào)試,并對電磁軸承系統(tǒng)做了懸浮實驗,試驗結(jié)果表明系統(tǒng)起浮平穩(wěn),滿足磁懸浮系統(tǒng)穩(wěn)定懸浮要求。
【圖文】：

電磁軸承系統(tǒng)由電磁軸承本體、傳感器(包括位移傳感器和電流傳感器)、功月11!，，﨑今

本文編號：2623125