本文關(guān)鍵詞：氣體擠壓膜懸浮平臺控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究

  更多相關(guān)文章： 氣體擠壓膜軸承 氣體擠壓膜 控制系統(tǒng) 不完全微分PID

【摘要】：基于氣體擠壓膜原理的氣體擠壓膜軸承是一種新型支承方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、支承精度高、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，在精密儀器和微細(xì)加工等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。雖然氣體擠壓膜軸承的研究在不斷發(fā)展，但其一直沒能在工程領(lǐng)域得到有效應(yīng)用。設(shè)計一種適用于氣體擠壓膜軸承的驅(qū)動控制系統(tǒng)，將是推動氣體擠壓膜軸承向生產(chǎn)實踐發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 以氣體擠壓膜理論為基礎(chǔ)，通過對氣體潤滑雷諾方程進(jìn)行數(shù)值求解，分析了激振振幅與激振頻率對擠壓膜的影響。根據(jù)分析得到的結(jié)論，以實驗室已有氣體擠壓膜懸浮平臺為控制對象，，提出了一種氣體擠壓膜懸浮平臺的控制系統(tǒng)設(shè)計方案。設(shè)計并制作了控制系統(tǒng)的硬件電路，該硬件電路以基于STC12C5412AD單片機(jī)的數(shù)字控制器模塊為核心，由可變增益放大器模塊、信號發(fā)生器模塊、驅(qū)動電源模塊等電路組成。通過簡化力學(xué)模型的方法，建立了氣體擠壓膜懸浮平臺的數(shù)學(xué)模型。采用C語言編寫了基于不完全微分PID控制算法的控制系統(tǒng)軟件。 搭建了氣體擠壓膜懸浮平臺試驗系統(tǒng)。應(yīng)用所設(shè)計的控制系統(tǒng)進(jìn)行氣體擠壓膜懸浮平臺的穩(wěn)定懸浮試驗。試驗結(jié)果表明該控制系統(tǒng)能夠滿足平臺穩(wěn)定懸浮的要求，由此證明了設(shè)計方法可行，并為今后進(jìn)一步實現(xiàn)更先進(jìn)的控制方法提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：氣體擠壓膜軸承 氣體擠壓膜 控制系統(tǒng) 不完全微分PID
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP273;TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 圖表清單9-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 引言14-15
• 1.2 氣體擠壓膜軸承技術(shù)概述15-19
• 1.2.1 氣體擠壓膜軸承的研究與發(fā)展15-18
• 1.2.2 氣體擠壓膜軸承控制技術(shù)的發(fā)展情況18-19
• 1.3 課題研究的目的與意義19-20
• 1.4 論文的內(nèi)容安排20-21
• 第二章 氣體擠壓膜懸浮平臺的支承機(jī)理與懸浮特性21-38
• 2.1 擠壓作用21-22
• 2.2 氣體擠壓膜基本方程22-27
• 2.2.1 納維-斯托克斯方程22-24
• 2.2.2 連續(xù)性方程24
• 2.2.3 氣體潤滑雷諾方程24-27
• 2.2.3.1 直角坐標(biāo)系下雷諾方程的建立24-26
• 2.2.3.2 柱坐標(biāo)系下雷諾方程的建立26-27
• 2.3 氣體擠壓膜的承載能力分析27-35
• 2.3.1 氣體擠壓膜懸浮平臺的幾何模型27-28
• 2.3.2 氣體擠壓膜理論模型的選擇28-29
• 2.3.3 雷諾方程的求解29-30
• 2.3.4 氣膜承載性能的影響因素分析30-35
• 2.4 實驗驗證分析35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 氣體擠壓膜懸浮平臺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計38-55
• 3.1 氣體擠壓膜懸浮平臺控制系統(tǒng)的工作原理38-39
• 3.2 數(shù)字控制器模塊設(shè)計39-45
• 3.2.1 控制器芯片選擇因素39
• 3.2.2 STC12C5412AD 芯片的性能介紹39-41
• 3.2.3 STC12C5412AD 外圍電路設(shè)計41-43
• 3.2.3.1 時鐘電路41
• 3.2.3.2 復(fù)位電路41-42
• 3.2.3.3 A/D 轉(zhuǎn)換電路42-43
• 3.2.3.4 通信模塊電路43
• 3.2.4 D/A 轉(zhuǎn)換器電路43-45
• 3.3 控制系統(tǒng)其他模塊設(shè)計45-54
• 3.3.1 信號發(fā)生器模塊設(shè)計45-47
• 3.3.3 可變增益放大器模塊設(shè)計47-49
• 3.3.4 驅(qū)動電源模塊49-53
• 3.3.4.1 驅(qū)動電源原理49-52
• 3.3.4.2 驅(qū)動電源模塊設(shè)計52-53
• 3.3.5 其他輔助模塊設(shè)計53-54
• 3.3.5.1 電源模塊設(shè)計53
• 3.3.5.2 輸入信號處理電路設(shè)計53-54
• 3.3.5.3 接地電路設(shè)計54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第四章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立與軟件設(shè)計55-65
• 4.1 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立55-59
• 4.1.1 氣體擠壓膜懸浮平臺數(shù)學(xué)模型的建立55-59
• 4.1.2 控制系統(tǒng)硬件模塊的傳遞函數(shù)59
• 4.2 氣體擠壓膜懸浮平臺的 PID 控制59-63
• 4.2.1 PID 控制器概述59-60
• 4.2.2 PID 控制原理60-62
• 4.2.3 PID 控制器設(shè)計62-63
• 4.3 控制算法的軟件實現(xiàn)63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 控制系統(tǒng)的試驗研究65-74
• 5.1 控制系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試工具65-68
• 5.1.1 Keil Cx51 編譯器65-66
• 5.1.2 通信電路與線纜66-67
• 5.1.3 STC-ISP 燒錄軟件67-68
• 5.2 控制系統(tǒng)調(diào)試68-71
• 5.2.1 硬件調(diào)試68-70
• 5.2.2 軟件調(diào)試70-71
• 5.3 控制系統(tǒng)的試驗研究71-73
• 5.3.1 試驗系統(tǒng)構(gòu)成71-72
• 5.3.2 穩(wěn)定懸浮試驗72-73
• 5.3.3 試驗分析73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 主要工作總結(jié)74
• 6.2 后續(xù)工作展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 常穎,吳博達(dá),楊志剛,程光明,田豐君;超聲波懸浮推力軸承承載能力及減摩性能[J];吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2004年02期

2 王偉,張晶濤,柴天佑;PID參數(shù)先進(jìn)整定方法綜述[J];自動化學(xué)報;2000年03期

3 魏彬;馬希直;;擠壓膜懸浮導(dǎo)軌的懸浮特性研究[J];潤滑與密封;2010年08期

4 解文軍,曹崇德,魏炳波;聲懸浮的實驗研究和數(shù)值模擬分析[J];物理學(xué)報;1999年02期

5 彭太江;楊志剛;闞君武;曾平;;超聲波懸浮能力及其試驗研究[J];壓電與聲光;2006年02期

本文編號：779694