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《武汉理工大学》 2006年
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磁悬浮主轴全数字功率放大器的研究

余宇翔  
【摘要】:主动磁悬浮轴承在许多方面中具有重要意义。磁悬浮轴承是利用电磁力将被支承件稳定悬浮在空间的一种高性能机电一体化轴承。国内外把磁力轴承的出现称为是支承技术的一场革命。然而,因磁力轴承研究涉及到机械、电子、计算机、控制和传感等多学科技术,至今为止,国内外仍缺乏一套成熟的理论和设计方法,特别在我国磁力轴承还没有应用的实例,急需对磁力轴承这一高新技术产品进行研究。控制系统中的执行机构,即功率放大器,是磁力轴承系统中十分重要的一环,其性能的好坏直接影响到整个系统的性能。所以功率放大器的设计也是整个磁力轴承系统设计中的重点和难点之一。 本文探讨了基于DSP的磁力轴承嵌入式数字功率放大器的研究和开发,分析了国内外磁力轴承技术发展的现状,总结了当前磁力轴承系统存在的问题及技术难点。建立了分散控制理论的主动磁悬浮主轴的单自由度数学模型和状态方程,提出了一种新型的磁悬浮主轴数字功率放大器,采用TMS320LF2407A为核心处理器,基于uC/OS-Ⅱ多任务操作系统,在系统上构件了功率放大系统的核心算法,包括控制系统的PID算法进程和功率放大系统的变参数PI算法进程。以及液晶显示进程和串口通信子进程,同时还对功率转换电路的进行了改进设计,提高了功率转换电路的效率。 采用数字化设计方法,能够优化系统功率放大器,取得了满意的效果。实验表明,所设计的基于DSP的磁力轴承嵌入式全数字功率放大器能够使磁轴承稳定悬浮,且具有良好的跟踪性,噪声低,刚度大,控制精度高的优点。完成了硬件电路设计及软件的调试工作,软硬件按功能划分成不同模块,系统软件采用软件工程设计方法,实现程序结构化,功能模块化。为以后功能的逐步扩展打下了良好的基础。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN722.75

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