基于DSP的主动磁悬浮轴承的研究

论文摘要

主动磁轴承是利用电磁力将转子稳定悬浮于空间的一种高性能机电一体化轴承,其转子与定子之间没有机械接触,转子可以达到很高的运转速度,几乎不存在机械磨损,还具有寿命长、无需润滑等特点。本文通过分析国内外磁轴承技术发展的现状,总结了当前磁轴承系统建模过程中存在的非线性、各自由度耦合等问题及技术难点,建立了完整的磁轴承系统框架结构,应用力学、电磁学及相关数学理论知识,推导出了磁轴承的承载力计算模型、单自由度控制系统模型及五自由度系统的数学模型,重点介绍和阐述了磁轴承的控制原理和算法,并基于此以TI公司的数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407为核心设计了单自由度主动磁悬浮轴承数字控制系统,完成了数据采集、算法实现及控制量输出等功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 磁轴承的分类
• 1.3 磁轴承的发展历史
• 1.4 国内研究现状
• 1.5 磁轴承的发展趋势
• 1.6 本文主要研究内容
• 2 主动磁轴承系统的工作原理及建模
• 2.1 系统的工作原理和系统组成
• 2.2 单自由度主动磁轴承系统的数学模型
• 2.3 五自由度转子系统数学模型
• 2.4 小结
• 3 磁悬浮轴承的结构设计
• 3.1 磁悬浮轴承的结构设计要求
• 3.2 径向轴承机械结构设计
• 3.3 径向轴承电气结构设计
• 3.4 磁轴承结构优化
• 3.5 小结
• 4 控制算法设计及其仿真
• 4.1 控制方式的确定
• 4.2 神经元网络控制介绍
• 4.3 基于 BP 神经网络 PID 控制器设计
• 4.4 控制算法的仿真
• 4.5 小结
• 5 磁轴承数字控制系统设计
• 5.1 系统硬件设计
• 5.2 系统软件设计
• 5.3 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文