磁悬浮分子泵数字控制系统研究和实验

【摘要】： 磁悬浮分子泵是一种采用磁轴承替代传统轴承的真空泵,是典型的机电一体化产品,具有高转速、长寿命和高刚度等优点,广泛应用于半导体等领域。本课题研究目的是为了解决国家16项重大专项课题之一——神光Ⅲ项目中要求的高真空和高洁净等问题。普通分子泵有寿命短、振动和噪音高以及抽取真空的洁净度不理想的缺点,显然不能满足其要求,因此磁悬浮分子泵的研究应用具有特殊的意义。 本论文主要进行了磁悬浮分子泵结构设计,磁轴承数字控制系统的研究和基于DSP的数字控制器模拟化设计方法的研究。 首先,在涡轮分子泵的基础上,根据磁轴承的特点进行了磁悬浮涡轮分子泵的结构设计,侧重于介绍磁悬浮涡轮分子泵磁轴承系统的结构和构成部件,以及其机械装置的重新设计与改进工作,并介绍了工作原理。 其次,对磁悬浮涡轮分子泵磁轴承系统各部分进行了详细的介绍,建立了各个部分的数学模型,建立了控制系统的闭环传递函数,用MATLAB对其进行了仿真研究,并在此基础上分析了PID调节器中各参数对控制性能的影响。 再次,对基于DSP的数字控制器进行了介绍,研究了数字控制器的模拟化设计方法,研究了数字控制系统控制算法和离散化方法,用MATLAB对磁悬浮涡轮分子泵磁轴承数字控制系统进行了仿真研究,运用汇编语言编写了控制软件。 最后,对基于DSP的数字控制器的控制性能进行测试,在稳定悬浮的单自由度磁轴承系统上进行了实验研究,分析了在PD和PID调节下该磁轴承系统的刚度、静态和动态特性。