本文選題：磁懸浮軸承 + FPGA�。� 參考：《南京航空航天大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一方面向著高速化、復(fù)雜化發(fā)展,這要求控制系統(tǒng)具有更高的計(jì)算速度,可以處理更加復(fù)雜的控制算法;另一方面,近年來(lái)集成化控制系統(tǒng)迅速發(fā)展,因其可靠性好、抗干擾強(qiáng)和體積小等優(yōu)勢(shì)在工業(yè)領(lǐng)域得到越來(lái)越多地青睞。本文基于Altera公司的EP4系列FPGA(Field-Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)設(shè)計(jì)制作了五自由度磁軸承集成控制系統(tǒng),將位置控制器和功率放大器的運(yùn)算部分整合,大大縮小控制系統(tǒng)的體積。硬件設(shè)計(jì)包括FPGA配置、多通道A/D采樣、時(shí)鐘和復(fù)位電路、電源配置、電平轉(zhuǎn)換以及光耦隔離等部分;軟件設(shè)計(jì)包括位置控制模塊、電流控制模塊、時(shí)鐘PLL模塊、A/D采樣控制模塊和PWM調(diào)制模塊,并且對(duì)各模塊進(jìn)行了功能仿真。FPGA集成控制器在自制磁懸浮飛輪試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行控制性能研究。在FPGA集成控制器上采用不完全微分PID控制策略,測(cè)試了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮和高速旋轉(zhuǎn)。結(jié)果表明FPGA集成控制器控制精度高、運(yùn)算速度快、占用空間小,并且能夠?qū)崿F(xiàn)多種控制算法,完全能夠滿足磁懸浮控制系統(tǒng)的需要。
[Abstract]:On the one hand, the magnetic bearing rotor system is developing towards high speed and complexity, which requires the control system to have a higher calculation speed and can handle more complex control algorithms; on the other hand, the integrated control system has developed rapidly in recent years.Because of its good reliability, strong anti-interference and small size, it has been more and more popular in the industrial field.Based on the EP4 series FPGA(Field-Programmable Gate Arrayof Altera Company, this paper designs and manufactures a five-degree-of-freedom magnetic bearing integrated control system, which integrates the operational part of the position controller and the power amplifier, and greatly reduces the volume of the control system.Hardware design includes FPGA configuration, multi-channel A / D sampling, clock and reset circuit, power supply configuration, level conversion and optocoupler isolation, etc. The software design includes position control module, current control module, and so on.The clock PLL module is composed of A / D sampling control module and PWM modulation module, and the control performance of each module is studied on a self-made maglev flywheel test bed.The dynamic performance of the system is tested by using the incomplete differential PID control strategy on the FPGA integrated controller. The stable suspension and high speed rotation of the rotor are realized.The results show that the FPGA integrated controller has the advantages of high control precision, fast operation speed, small space occupation, and the ability to realize various control algorithms, which can fully meet the needs of the maglev control system.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP273;TH133.3

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本文編號(hào)：1744078