【摘要】： 磁浮軸承技術(shù)是利用電磁力使轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定懸浮起來的一種新型軸承,它具有無接觸、無摩擦磨損、轉(zhuǎn)速高、無需潤滑和壽命長等優(yōu)點(diǎn),受到了工業(yè)界、學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注和系統(tǒng)研究。 在磁浮軸承的控制器設(shè)計(jì)上,一般采用數(shù)字控制方法,建立基于DSP的控制平臺�，F(xiàn)場可編輯門陣列(FPGA)作為當(dāng)前的研究熱點(diǎn),其高性能的并行性、定制化的靈活性和性價比的可行性都使得FPGA成為實(shí)現(xiàn)高性能數(shù)字信號處理的首選器件之一。本文從可行性和創(chuàng)新性等角度出發(fā),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的PID算法,將FPGA用于磁浮軸承控制系統(tǒng)中。 論文首先介紹了磁浮軸承的特點(diǎn)、工作原理和國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r;接著以立式磁浮軸承為研究對象,推導(dǎo)出了磁浮軸承單自由度的數(shù)學(xué)模型;然后基于Xilinx公司提供的System Generator開發(fā)軟件包,用Matlab/Simulink完成了模擬控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)的建模仿真。 在磁浮軸承系統(tǒng)理論分析和仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,完成了包括信號調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、PID運(yùn)算、數(shù)模轉(zhuǎn)換及斬波器等電路的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明基于FPGA的數(shù)字控制器能夠?qū)崿F(xiàn)軸承懸浮的穩(wěn)定控制,并具有良好的抗干擾能力。
【圖文】：

據(jù)3.1節(jié)軸向軸承系統(tǒng)的模擬仿真模型，在Matlab環(huán)境下，用Simulink同 systemGenerator結(jié)合，對磁浮軸承軸向系統(tǒng)進(jìn)行仿真，觀察其輸出響應(yīng)曲線。為便于與模擬系統(tǒng)相比較，，建立模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)比較仿真模型，如圖3一8所示:氣隙變化電流對比之之了;8二，。g一‘一�！�， ， ，，， kkkdlanaiog_一 _outtttttttttttttttt口口習(xí) 習(xí) 習(xí)習(xí) 習(xí) 習(xí)習(xí)習(xí)……沈‘瞥 Outtttttttt 111KO。，g，ta，一，一 oulllllllllll口口 口口口電流變化圖3一8模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)比較仿真結(jié)構(gòu)框圖其中模擬控制系統(tǒng)仿真框圖如圖3一1所示

數(shù)字控制磁鐵電流變化波形(單位:A)(a)懸浮氣隙波形曲線(b)磁鐵電流波形曲線圖3一n模擬/數(shù)字控制時懸浮氣隙和磁鐵電流的變化曲線(平衡)下面來分析加載和減載對系統(tǒng)的影響，建立系統(tǒng)仿真的框圖，如圖3一12所示:月月 月 口口口 七七 (1))))))))))))))))))) UUU(2)))))1/sssss1/sss 7777333333333111父父父父 父父父父父父父父父父父 父 父 乓 乓乓乓乓乓乓乓___一…、上‘ ‘ ‘‘‘ 牡牡牡 牡牡 ))) 333.33333333333333333333333圖3一12加載/減載力數(shù)字控制系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)框圖其中加載/減載力使用階躍函數(shù)來描述，見圖3一12中的Force函數(shù)，用以表示在0.2秒和0.6秒時刻階躍加載和減載40ON，如圖3一13所示
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH133.3

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本文編號：2634621