本文關鍵詞：主動磁軸承外擾振動的模糊PID控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磁懸浮軸承具有無摩擦、無磨損、壽命長、無污染、高轉(zhuǎn)速和高精度等優(yōu)點,而回轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性為其關鍵性能指標。因此當存在外部干擾和動態(tài)載荷時,如何控制磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子穩(wěn)定于平衡位置具有重要意義。 本文在借鑒國內(nèi)外磁懸浮軸承技術研究的基礎上,建立了磁懸浮軸承的數(shù)學模型；設計了參數(shù)自整定模糊PID控制器,并進行了仿真研究；在DSP上實現(xiàn)了模糊PID控制算法,并進行了實驗驗證。本文的主要研究內(nèi)容和結論如下： (1)建立了四自由度磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子實驗臺的數(shù)學模型,分析了解耦條件,實現(xiàn)了四自由度的分散控制。實驗表明,在外部干擾較小時,傳統(tǒng)PID控制具有較好的控制效果。 (2)采用了參數(shù)自整定模糊PID控制器,解決了磁懸浮軸承在外擾和負載下轉(zhuǎn)子振動幅度較大的問題。根據(jù)轉(zhuǎn)子在不同的狀態(tài),制定了符合實驗臺轉(zhuǎn)子的模糊規(guī)則,設計了模糊PID控制器,實現(xiàn)PID參數(shù)根據(jù)轉(zhuǎn)子的動態(tài)變化在線自調(diào)整。并在Matlab/Simulink軟件中,針對實際主動磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子的起伏、抗干擾和負載等狀態(tài)進行仿真研究,驗證了模糊PID控制方法相比傳統(tǒng)PID控制方法具有更好的抗干擾能力和應對動態(tài)載荷能力。 (3)在DSP中實現(xiàn)了模糊PID控制算法,并實驗驗證了控制器性能。驗證實驗包括轉(zhuǎn)子靜態(tài)懸浮實驗,帶負載旋轉(zhuǎn)實驗和承受大沖擊干擾實驗。實驗數(shù)據(jù)分析表明,參數(shù)自整定模糊PID控制在穩(wěn)態(tài)性能上比傳統(tǒng)PID控制有較大提升,具有更好的抗干擾能力,具備更好的自適應性。 以上研究內(nèi)容和結論可為磁懸浮軸承系統(tǒng)的工業(yè)應用提供參考。
【關鍵詞】：磁懸浮軸承 DSP 參數(shù)自整定模糊PID控制 抗干擾
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH133.3;TP273.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 磁懸浮軸承技術綜述9-11
• 1.2 磁懸浮軸承技術的應用背景11-13
• 1.3 磁懸浮軸承的發(fā)展趨勢13-14
• 1.4 磁懸浮軸承控制技術的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4.1 磁懸浮控制系統(tǒng)的硬件14
• 1.4.2 磁懸浮數(shù)字控制系統(tǒng)的控制策略14-15
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容15-17
• 2 磁懸浮系統(tǒng)的分析與建模17-29
• 2.1 磁懸浮系統(tǒng)的基本結構17-18
• 2.2 磁懸浮軸承的工作原理18-19
• 2.3 磁懸浮系統(tǒng)轉(zhuǎn)子的數(shù)學模型19-25
• 2.3.1 非線性系統(tǒng)線性化19-21
• 2.3.2 四自由度磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子的數(shù)學模型21-24
• 2.3.3 開環(huán)階躍響應分析及根軌跡分析24-25
• 2.4 基于傳統(tǒng)PID控制的單自由度的磁懸浮軸承系統(tǒng)仿真25-28
• 2.4.1 傳統(tǒng)PID控制方法25-26
• 2.4.2 傳統(tǒng)PID控制方式的仿真結果分析26-28
• 2.5 本章小結28-29
• 3 基于DSP2812的磁懸浮軸承數(shù)字控制系統(tǒng)29-41
• 3.1 磁懸浮軸承數(shù)字控制系統(tǒng)總體設計方案29-30
• 3.2 數(shù)字控制器芯片的選型30-32
• 3.2.1 DSP芯片簡介及發(fā)展30
• 3.2.2 TMS320F2812 DSP與其它控制芯片的性能比較30-31
• 3.2.3 TMS320F2812的特點31
• 3.2.4 TMS320F2812的內(nèi)部結構及組成31-32
• 3.3 位移傳感器32-33
• 3.4 A/D轉(zhuǎn)換器33-36
• 3.5 基于MAX5307的多回路測控系統(tǒng)36-38
• 3.6 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)38-39
• 3.7 本章小結39-41
• 4 磁懸浮系統(tǒng)的參數(shù)自整定模糊PID控制41-51
• 4.1 模糊控制原理及簡介41-43
• 4.2 參數(shù)自整定模糊PID控制器結構43-47
• 4.2.1 參數(shù)自整定模糊PID控制器原理43
• 4.2.2 參數(shù)自整定模糊PID控制器結構選擇43-45
• 4.2.3 參數(shù)自整定模糊PID控制器模糊規(guī)則制定45-47
• 4.3 Matlab/Simulink下建模及仿真47-50
• 4.4 本章小結50-51
• 5 系統(tǒng)調(diào)試及實驗結果51-63
• 5.1 磁懸浮軸承數(shù)字控制系統(tǒng)的開發(fā)及調(diào)試51-53
• 5.1.1 CCS3.3集成開發(fā)環(huán)境51-52
• 5.1.2 SEED-XDS510PLUS仿真器52-53
• 5.2 F2812DSP程序設計53-54
• 5.2.1 F2812DSP程序設計特點53
• 5.2.2 F2812DSP浮點運算的實現(xiàn)53
• 5.2.3 TMS320C280X IQmath函數(shù)庫的使用53-54
• 5.3 磁懸浮軸承系統(tǒng)數(shù)字控制器軟件實現(xiàn)54-56
• 5.4 控制方法的實現(xiàn)56-58
• 5.4.1 PID控制方法數(shù)字化的實現(xiàn)56-57
• 5.4.2 參數(shù)自整定模糊PID控制方法的實現(xiàn)57-58
• 5.5 實驗結果58-62
• 5.5.1 靜態(tài)懸浮實驗59-60
• 5.5.2 負載實驗60-61
• 5.5.3 大沖擊干擾實驗61-62
• 5.6 本章小結62-63
• 6 總結與展望63-65
• 6.1 全文總結63
• 6.2 對本研究工作的展望63-65
• 參考文獻65-68
• 申請學位期間的研究成果及發(fā)表的學術論文68-69
• 致謝69

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：主動磁軸承外擾振動的模糊PID控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：290523