基于PCI總線的磁懸浮軸承控制系統(tǒng)研究
發(fā)布時間：2021-09-01 20:19
文中詳細分析比較了用于主動磁懸浮軸承的PC機控制系統(tǒng)和DSP控制系統(tǒng)各自的優(yōu)缺點和適用場合,分析結果表明:在研究階段采用PC機控制系統(tǒng)比采用DSP控制系統(tǒng)更利于各種先進控制算法的開發(fā)。文中在此基礎上研制了由PCI數據采集和控制卡和PC機構成的基于PCI總線的主動磁懸浮軸承控制系統(tǒng)。PCI數據采集和控制卡采用DSP2812作為其控制器件,采用PCI9052實現其與PC機的數據傳輸和邏輯通信,并應用C語言編寫了PCI卡的控制程序。該卡具有AD采樣,轉速測量和DA輸出三種功能。文中在DOS操作系統(tǒng)上移植了μC/OS-II實時多任務內核,并應用C語言編寫了PC機的控制程序,實現了主動磁懸浮軸承的實時多任務控制。文中采用該控制系統(tǒng)在一個五自由度主動磁懸浮軸承試驗臺進行了試驗研究,運用超前校正不完全微分PID控制算法,成功實現了主動磁懸浮軸承轉子的靜態(tài)懸浮和24000r/min的高速旋轉試驗。試驗結果表明:本文研制的基于PCI總線的主動磁懸浮軸承控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、可靠性高、使用簡單,為開發(fā)先進的主動磁懸浮軸承控制算法提供了一個良好的軟硬件平臺。
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
五自由度磁懸浮軸承系統(tǒng)的組成
圖 3.5 一階 R-C 和二階 Sally_key 低通濾波器 Bode 圖比較由于位移傳感器電路的輸出電壓為 0～5V，還需要通過一定的電壓調節(jié)電路將其轉換為DSP2812 的 AD 輸入電壓相匹配的 0～3V。3.3.2 限幅電路研制雖然AD采樣前置電路已經將0～5V的傳感器信號轉換成了與AD輸入要求匹配的0～3V信號，但是出于安全的考慮，還需在信號進入AD通道前增加限幅電路，以保障DSP2812的AD通道不被損壞[32]。實驗室普遍采用的限幅電路是雙二極管形式。從理想的情況看，其限幅功能沒有問題，沒有考慮到實際二極管的正向壓降問題。雖然這種方法簡單，在限幅要求不太嚴格的時候是錯的選擇，但是它也有限幅不準確的缺點。設計者的本意是將輸出電壓outU 限制ref2outref1V < U<V（其中ref1V 、ref2V 分別為限幅電路電壓值的上下限），但實際二極管大約0.7V 的正向壓降，所以實際的限幅范圍在 (0.7V)~(0.7V)ref2ref1V V+之間，這可能使 A輸入信號電壓超過規(guī)定的范圍，造成 DSP 壽命的縮短或損壞。針對這一缺點，本文改進了限幅電路的設計，利用運算放大器工作在飽和區(qū)進行限幅。
outref2 = V。如圖 3.6 所示，輸入相同的波形，比較這兩種限幅電路的輸出波形。設定限幅電路電壓上下限分別為ref1V =3.3V、ref2V =0。從圖中可以看出，實驗室常用的限幅電路的輸出范-0.4V～3.8Ｖ，本文采用的限幅電路的輸出范圍約為 0～3.3Ｖ。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]PCI總線數據輸出板驅動程序的開發(fā)[J]. 張春雨,范多旺. 今日電子. 2008(06)
[2]PCI9052接口芯片的配置及驅動程序開發(fā)[J]. 陳宗恒,李峰飛. 電子元器件應用. 2007(04)
[3]基于PC機開發(fā)的DSP數據采集系統(tǒng)設計[J]. 李云鋼,張鼎. 測控技術. 2006(08)
[4]嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-II在DSP上的移植研究[J]. 劉海峰,劉百芬. 華東交通大學學報. 2006(01)
[5]利用接口芯片PCI9052制作PCI總線接口卡詳解[J]. 王胡艦,吳瑞生,孫翔,李正平. 工業(yè)控制計算機. 2004(12)
[6]高速PCI總線接口卡的開發(fā)[J]. 曹寧,汪飛. 電子技術應用. 2004(07)
[7]基于PCI9052的PCI設備配置方法[J]. 李學勇,路長厚. 電子工程師. 2003(08)
[8]PCI局部總線BIOS函數應用技術[J]. 李貴山,康繼昌. 測控技術. 2003(07)
[9]磁懸浮技術的應用現狀與展望[J]. 張士勇. 工業(yè)儀表與自動化裝置. 2003(03)
[10]基于PC機與RTLinux構建的新一代磁懸浮軸承控制器實驗平臺[J]. 張剴,趙雷,白金剛,趙鴻賓. 電子技術應用. 2003(04)
博士論文
[1]磁軸承電控系統(tǒng)研究[D]. 曾學明.南京航空航天大學 2002
碩士論文
[1]基于PC的磁懸浮盤片控制系統(tǒng)的設計與研究[D]. 李亮.武漢理工大學 2008
[2]基于PC機的磁懸浮控制系統(tǒng)研究[D]. 許杰.南京航空航天大學 2007
[3]基于VC33 DSP的磁懸浮軸承系統(tǒng)數字控制器的研究[D]. 尹國華.南京航空航天大學 2007
[4]磁懸浮軸承數字控制器的研究與設計[D]. 戴大海.南京航空航天大學 2006
[5]基于PC機的磁懸浮軸承實時控制系統(tǒng)的研究[D]. 余同正.南京航空航天大學 2005
[6]電感傳感器在磁懸浮軸承系統(tǒng)中的應用研究[D]. 楊朝英.南京航空航天大學 2005
[7]基于LF2407A DSP的主動磁軸承數字控制系統(tǒng)的研究[D]. 張愛林.南京航空航天大學 2004
本文編號：3377626
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
五自由度磁懸浮軸承系統(tǒng)的組成
圖 3.5 一階 R-C 和二階 Sally_key 低通濾波器 Bode 圖比較由于位移傳感器電路的輸出電壓為 0～5V，還需要通過一定的電壓調節(jié)電路將其轉換為DSP2812 的 AD 輸入電壓相匹配的 0～3V。3.3.2 限幅電路研制雖然AD采樣前置電路已經將0～5V的傳感器信號轉換成了與AD輸入要求匹配的0～3V信號，但是出于安全的考慮，還需在信號進入AD通道前增加限幅電路，以保障DSP2812的AD通道不被損壞[32]。實驗室普遍采用的限幅電路是雙二極管形式。從理想的情況看，其限幅功能沒有問題，沒有考慮到實際二極管的正向壓降問題。雖然這種方法簡單，在限幅要求不太嚴格的時候是錯的選擇，但是它也有限幅不準確的缺點。設計者的本意是將輸出電壓outU 限制ref2outref1V < U<V（其中ref1V 、ref2V 分別為限幅電路電壓值的上下限），但實際二極管大約0.7V 的正向壓降，所以實際的限幅范圍在 (0.7V)~(0.7V)ref2ref1V V+之間，這可能使 A輸入信號電壓超過規(guī)定的范圍，造成 DSP 壽命的縮短或損壞。針對這一缺點，本文改進了限幅電路的設計，利用運算放大器工作在飽和區(qū)進行限幅。
outref2 = V。如圖 3.6 所示，輸入相同的波形，比較這兩種限幅電路的輸出波形。設定限幅電路電壓上下限分別為ref1V =3.3V、ref2V =0。從圖中可以看出，實驗室常用的限幅電路的輸出范-0.4V～3.8Ｖ，本文采用的限幅電路的輸出范圍約為 0～3.3Ｖ。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]PCI總線數據輸出板驅動程序的開發(fā)[J]. 張春雨,范多旺. 今日電子. 2008(06)
[2]PCI9052接口芯片的配置及驅動程序開發(fā)[J]. 陳宗恒,李峰飛. 電子元器件應用. 2007(04)
[3]基于PC機開發(fā)的DSP數據采集系統(tǒng)設計[J]. 李云鋼,張鼎. 測控技術. 2006(08)
[4]嵌入式操作系統(tǒng)uC/OS-II在DSP上的移植研究[J]. 劉海峰,劉百芬. 華東交通大學學報. 2006(01)
[5]利用接口芯片PCI9052制作PCI總線接口卡詳解[J]. 王胡艦,吳瑞生,孫翔,李正平. 工業(yè)控制計算機. 2004(12)
[6]高速PCI總線接口卡的開發(fā)[J]. 曹寧,汪飛. 電子技術應用. 2004(07)
[7]基于PCI9052的PCI設備配置方法[J]. 李學勇,路長厚. 電子工程師. 2003(08)
[8]PCI局部總線BIOS函數應用技術[J]. 李貴山,康繼昌. 測控技術. 2003(07)
[9]磁懸浮技術的應用現狀與展望[J]. 張士勇. 工業(yè)儀表與自動化裝置. 2003(03)
[10]基于PC機與RTLinux構建的新一代磁懸浮軸承控制器實驗平臺[J]. 張剴,趙雷,白金剛,趙鴻賓. 電子技術應用. 2003(04)
博士論文
[1]磁軸承電控系統(tǒng)研究[D]. 曾學明.南京航空航天大學 2002
碩士論文
[1]基于PC的磁懸浮盤片控制系統(tǒng)的設計與研究[D]. 李亮.武漢理工大學 2008
[2]基于PC機的磁懸浮控制系統(tǒng)研究[D]. 許杰.南京航空航天大學 2007
[3]基于VC33 DSP的磁懸浮軸承系統(tǒng)數字控制器的研究[D]. 尹國華.南京航空航天大學 2007
[4]磁懸浮軸承數字控制器的研究與設計[D]. 戴大海.南京航空航天大學 2006
[5]基于PC機的磁懸浮軸承實時控制系統(tǒng)的研究[D]. 余同正.南京航空航天大學 2005
[6]電感傳感器在磁懸浮軸承系統(tǒng)中的應用研究[D]. 楊朝英.南京航空航天大學 2005
[7]基于LF2407A DSP的主動磁軸承數字控制系統(tǒng)的研究[D]. 張愛林.南京航空航天大學 2004
本文編號：3377626
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