本文關(guān)鍵詞：基于DSP的磁懸浮軸承控制器的研究

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【摘要】：磁懸浮軸承是一種利用可控電磁力將其轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮的高新產(chǎn)品。由于其轉(zhuǎn)子和定子沒有機械接觸,因此很容易實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運行。然而,磁懸浮軸承控制系統(tǒng)具有開環(huán)不穩(wěn)定特性,又是一個典型的非線性、強耦合系統(tǒng),因此必須利用磁懸浮軸承控制器施加主動控制才能使其穩(wěn)定懸浮。 本文設(shè)計了一種基于TMS320C6713DSP的磁懸浮軸承控制器,首先討論了磁懸浮軸承的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展歷程,闡述了本控制器的設(shè)計目的,然后分別研究了數(shù)字控制器的硬件和軟件設(shè)計。 首先,圍繞硬件設(shè)計,本文提出了數(shù)字控制器構(gòu)成的總體方案,進行了DSP最小系統(tǒng)中的電源、接地和復(fù)位的設(shè)計,研究了數(shù)字控制器的三個主要組成部分的電路設(shè)計：DSP模塊、FPGA模塊和外擴設(shè)備模塊。其中,外設(shè)模塊主要包括A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,DSP模塊包括了時鐘電路、配置電路、EMIF接口電路、JTAG接口電路以及外部存儲器SRAM和FLASH的擴展。 其次,圍繞軟件設(shè)計,本文將研究內(nèi)容分為FPGA程序、DSP程序及PID控制算法三個部分。FPGA軟件設(shè)計部分主要介紹了A/D和D/A轉(zhuǎn)換器控制邏輯的實現(xiàn)。在DSP軟件設(shè)計部分中,介紹了DSP軟件開發(fā)的一般步驟,研究了CMD文件的編寫方法、DSP的初始化過程以及定時器中斷的產(chǎn)生與應(yīng)用。本文的最后一部分是實驗研究和總結(jié)展望。實驗研究部分研究了DSP程序開發(fā)環(huán)境、FLASH程序燒寫過程并以總線驅(qū)動故障分析實例闡述了基于SignalTap II邏輯分析工具的FPGA程序調(diào)試方法,然后進行了A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度測試實驗,最后進行了磁懸浮軸承的懸浮旋轉(zhuǎn)實驗。實驗結(jié)果表明：本磁懸浮軸承控制器具有高運算速度的優(yōu)點,將對復(fù)雜控制算法的應(yīng)用具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：磁懸浮軸承 TMS320C6713DSP FPGA
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.3;TP273
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 磁懸浮軸承8-10
• 1.1.1 磁懸浮軸承的特性及分類8-9
• 1.1.2 磁懸浮軸承的發(fā)展歷程9-10
• 1.2 磁懸浮軸承控制器的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文的目的和意義12-13
• 1.4 論文課題支撐項目13
• 1.5 論文的研究內(nèi)容安排13-14
• 1.6 本章小結(jié)14-15
• 第二章 磁懸浮軸承控制器的總體方案15-18
• 2.1 磁懸浮軸承控制器設(shè)計需求分析15-16
• 2.2 磁懸浮軸承控制器的構(gòu)成方案16-17
• 2.3 本章小結(jié)17-18
• 第三章 磁懸浮軸承數(shù)字控制器的硬件研究18-35
• 3.1 DSP外圍電路設(shè)計18-26
• 3.1.1 電源、接地和復(fù)位的設(shè)計18-21
• 3.1.2 時鐘電路的設(shè)計21
• 3.1.3 DSP配置電路的設(shè)計21-22
• 3.1.4 JTAG接口電路的設(shè)計22-23
• 3.1.5 存儲器擴展電路設(shè)計23-26
• 3.2 FPGA外圍電路設(shè)計26-28
• 3.2.1 FPGA配置方式的分類26-27
• 3.2.2 FPGA配置過程27
• 3.2.3 FPGA配置電路設(shè)計27-28
• 3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計28-30
• 3.4 D/A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計30-31
• 3.5 PCB板布局與布線設(shè)計31-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第四章 磁懸浮控制系統(tǒng)的軟件研究35-51
• 4.1 基于Verilog HDL語言的FPGA程序設(shè)計35-42
• 4.1.1 時鐘信號和復(fù)位信號的Verilog HDL程序設(shè)計35-37
• 4.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器的Verilog HDL程序設(shè)計37-40
• 4.1.3 D/A轉(zhuǎn)換器的Verilog HDL程序設(shè)計40-42
• 4.2 基于C語言的DSP軟件設(shè)計42-48
• 4.2.1 DSP軟件發(fā)開一般步驟42-43
• 4.2.2 CMD文件的編寫43-44
• 4.2.3 DSP初始化設(shè)計44-46
• 4.2.4 C6713DSP的定時器中斷46-48
• 4.3 PID控制算法及控制流程圖48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 系統(tǒng)調(diào)試及實驗研究51-70
• 5.1 基于SignalTapⅡ的FPGA程序調(diào)試51-54
• 5.2 DSP開發(fā)集成環(huán)境與調(diào)試工具54-55
• 5.3 Bootloader程序設(shè)計及Flash燒寫流程55-60
• 5.3.1 DSP的二級引導(dǎo)56-57
• 5.3.2 FLASH燒寫57-60
• 5.4 磁懸浮軸承控制器的測試60-66
• 5.4.1 電源模塊的測試方法60-61
• 5.4.2 DSP模塊的測試方法61
• 5.4.3 FPGA模塊的測試方法61
• 5.4.4 A/D轉(zhuǎn)換器模塊的測試61-64
• 5.4.5 D/A轉(zhuǎn)換器模塊的測試64-65
• 5.4.6 外部存儲器模塊的測試方法65-66
• 5.5 磁懸浮軸承控制實驗研究66-69
• 5.6 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 總結(jié)70-71
• 6.2 展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-76
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文76

【參考文獻】

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本文編號：613071