電磁軸承是典型的機電一體化系統(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，概述了主動電磁軸承的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及工業(yè)應用：建立了單自由度電磁軸承系統(tǒng)的數(shù)學模型，利用MATLAB/SIMULlNK對系統(tǒng)特性進行了仿真，并討論了不同的PID控制參數(shù)對系統(tǒng)階躍響應的影響。其次介紹了功率放大器的工作原理和工作狀態(tài)，分析了開關功率放大器的各種拓撲結構和控制策略，研究了電磁軸承用三電平PWM開關功率放大器，對其動、靜態(tài)性能進行了仿真和實驗測試。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，設計了基于TMS320F240 DSP的數(shù)字控制程序以及相應的A/D采樣電路、D/A轉(zhuǎn)換電路和濾波電路，并設計了用于串口調(diào)試參數(shù)的上位機軟件，實現(xiàn)了在線調(diào)試功能。最后在一個控制箱內(nèi)集成了電磁軸承控制系統(tǒng)，確認各部分功能與接口的正確后進行了綜合調(diào)試，通過靜態(tài)與動態(tài)懸浮實驗，結果證明了電磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)達到了設...

【文章來源】： 浙江大學浙江省 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 電磁軸承的特點和工業(yè)應用
    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)學模型
    2.1 電磁軸承系統(tǒng)的數(shù)學模型
        2.1.1 五自由度電磁軸承系統(tǒng)的基本結構
        2.1.2 單自由度電磁軸承的數(shù)學模型
    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 仿真結果
    2.3 本章小節(jié)
第三章 開關功率放大器的設計與研究
    3.1 開關功率放大器
        3.1.1 開關功放原理
        3.1.2 開關功放主電路的拓撲結構
        3.1.3 電壓─電流型開關功放控制策略及實現(xiàn)方式
        3.1.4 開關功放性能參數(shù)
    3.2 三電平PWM電壓─電流型開關功率放大器的設計與研究
        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功放實驗測試
    3.3 本章小節(jié)
第四章 數(shù)字控制器的設計與研究
    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型號的選擇
        4.1.3 TMS320F240的特點概述
    4.2 數(shù)字控制器硬件設計
        4.2.1 DSP硬件電路結構
        4.2.2 信號調(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 存儲器擴展及串行通信接口
    4.3 數(shù)字控制器軟件設計
        4.3.1 PID控制策略
        4.3.2 數(shù)字PID控制器的設計
        4.3.3 數(shù)字控制器的軟件流程
    4.4 上位機在線調(diào)試軟件設計
    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 總結和展望
    6.1 本文所做的主要工作
    6.2 對下一步工作的展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3477902