本文關(guān)鍵詞：片狀轉(zhuǎn)子磁懸浮控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：本文針對(duì)片狀轉(zhuǎn)子和片狀轉(zhuǎn)子磁懸浮軸承系統(tǒng)的特點(diǎn),推導(dǎo)了轉(zhuǎn)子在系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)微分方程,分析了轉(zhuǎn)子在受到電磁力控制時(shí)各自由度之間的耦合狀態(tài),在機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化后系統(tǒng)只在軸向控制中因陀螺力矩產(chǎn)生耦合,主要表現(xiàn)形式為水平面內(nèi)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度之間的耦合。建立了系統(tǒng)的空間狀態(tài)方程,結(jié)合分析陀螺力矩的成因,說(shuō)明了在軸向存在耦合的系統(tǒng)中必然會(huì)產(chǎn)生陀螺力矩且陀螺力矩會(huì)隨著轉(zhuǎn)速升高而增大,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。分別介紹了2DOF-PID控制算法和交叉反饋PID解耦算法的組成結(jié)構(gòu)及原理,并使用Simulink軟件分別搭建了兩種算法的控制器仿真電路,對(duì)其特性進(jìn)行仿真研究,結(jié)果表明:2DOF-PID控制器可以使系統(tǒng)在保證抗干擾性的同時(shí)獲得更好的目標(biāo)值跟蹤特性,而交叉反饋PID解耦控制器可以有效補(bǔ)償陀螺力矩實(shí)現(xiàn)解耦效果,且在轉(zhuǎn)速越高的情況下補(bǔ)償效果越強(qiáng),過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償則不能完全抵消耦合效果。介紹了在CCS集成系統(tǒng)中開發(fā)2DOF-PID控制器和交叉反饋PID解耦控制器的相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和技術(shù)手段。分別在片狀轉(zhuǎn)子磁懸浮軸承系統(tǒng)上對(duì)2DOF-PID控制器和交叉反饋PID解耦控制器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),并與之前使用模擬PID控制器的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:2DOF-PID控制器和交叉反饋PID解耦控制器比模擬控制器的控制效果要好,而相比于提高單路動(dòng)態(tài)性能的2DOF-PID控制器,交叉反饋PID解耦控制器更適合片狀轉(zhuǎn)子的磁懸浮控制。而在片狀轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,陀螺力矩引起的耦合是影響其穩(wěn)定性的主要因素。
【關(guān)鍵詞】：主動(dòng)磁懸浮軸承 片狀轉(zhuǎn)子 耦合 2DOF-PID 交叉反饋解耦
【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】：2015
【分類號(hào)】：TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 注釋表10-12
• 縮寫說(shuō)明12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 主動(dòng)磁懸浮軸承技術(shù)簡(jiǎn)介13-14
• 1.2 片狀轉(zhuǎn)子及研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 片狀轉(zhuǎn)子及類片狀轉(zhuǎn)子磁懸浮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究15-17
• 1.2.2 磁懸浮軸承控制算法的研究17-18
• 1.3 課題研究主要內(nèi)容及論文安排18-21
• 1.3.1 課題研究意義18-19
• 1.3.2 課題研究?jī)?nèi)容19
• 1.3.3 論文工作安排19-21
• 第二章 片狀轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型及計(jì)算21-32
• 2.1 片狀轉(zhuǎn)子磁懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理21-22
• 2.2 片狀轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型22-31
• 2.2.1 片狀轉(zhuǎn)子受力分析及力學(xué)模型22-25
• 2.2.2 片狀轉(zhuǎn)子磁懸浮系統(tǒng)狀態(tài)方程25-28
• 2.2.3 片狀轉(zhuǎn)子陀螺力矩的成因和影響28-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 控制算法理論設(shè)計(jì)及仿真分析32-46
• 3.1 分散 2DOF-PID控制32-37
• 3.1.1 2DOF-PID控制的基本原理32-34
• 3.1.2 2DOF-PID控制的性能仿真分析34-37
• 3.2 交叉反饋PID解耦控制37-44
• 3.2.1 交叉反饋解耦控制的基本原理37-38
• 3.2.2 交叉反饋解耦控制的控制參數(shù)計(jì)算38-40
• 3.2.3 交叉反饋PID解耦控制的性能仿真分析40-44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 第四章 片狀轉(zhuǎn)子磁懸浮控制器的開發(fā)46-56
• 4.1 基于TMS320F2812的磁懸浮控制板硬件介紹46-47
• 4.2 1DOF-PID的離散化及算法程序47-49
• 4.3 2DOF-PID控制和交叉反饋解耦控制的軟件實(shí)現(xiàn)49-54
• 4.3.1 數(shù)字控制器的軟件總體設(shè)計(jì)49-51
• 4.3.2 2DOF-PID控制器的軟件實(shí)現(xiàn)51
• 4.3.3 交叉反饋解耦PID控制器的軟件實(shí)現(xiàn)51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 片狀轉(zhuǎn)子磁懸浮控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試56-63
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建56-57
• 5.2 片狀轉(zhuǎn)子懸浮和旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)57-61
• 5.2.1 片狀轉(zhuǎn)子靜態(tài)懸浮實(shí)驗(yàn)57-59
• 5.2.2 片狀轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題與分析61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 本文主要工作63-64
• 6.2 下一步工作展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表(錄用)論文情況69

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳培穎;張衛(wèi)東;;新型解耦控制器的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2007年05期

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本文編號(hào)：901971