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磁浮主轴数字控制系统的研究

作　者: 戴云
导　师: 张华容
学　校: 西安理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: AMB 自校正PID控制递推最小二乘估计差分方程 DSP 数字PID控制
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 99次
引　用: 1次
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内容摘要

本文主要是对磁浮主轴数字控制系统的研究。论文主要研究了自校正PID控制对单自由度磁浮主轴单元(AMB)的控制作用，同时进行了基于DSP的AMB数字控制实验：首先，本文简要的介绍了磁浮主轴单元的工作原理，对电磁力进行了分析和计算，建立了系统的差分方程描述。其次，论文对自校正PID控制应用于磁浮轴承系统进行了仿真研究。采用递推最小二乘估计法估计系统参数，依据估计出的系统参数设计PID控制器参数。论文简单的分析了系统参数变化和扰动对自校正PID控制系统性能的影响，并对常规的PID控制和自校正PID控制进行了比较。再次，论文进行了磁浮主轴系统的基于DSP的数字控制的实验。详细的设计了整个控制系统的硬件和软件系统，搭建并调试了整个控制系统的硬件电路。在软件设计方面解决了如何在定点DSP芯片上实现数字控制算法的问题。论文在该系统上实现了常规数字PID控制，对单自由度电磁轴承进行了起浮实验并简单的分析了系统的动态特性。最后，设计了基于DSP的磁浮轴承系统的自校正PID控制系统。

全文目录

1 绪论  8-15
  1．1 概述  8-10
  1．2 电磁轴承的研究动态  10-12
  1．3 数字控制技术  12-13
  1．4 本文的研究内容和意义  13-15
2 系统模型的建立  15-23
  2．1 电磁轴承的工作原理  15-16
  2．2 AMB的结构及磁力分析  16-19
    2．2．1 AMB主轴单元的整体结构  16-17
    2．2．2 径向电磁轴承结构及电磁力分析  17-19
  2．3 单自由度AMB建模  19-23
3 AMB的自校正PID控制  23-40
  3．1 自校正PID控制的引入  23-25
  3．2 自校正PID控制算法及系统参数辨识  25-31
    3．2．1 极点配置PID控制器的设计  27-29
    3．2．2 受控对象的参数估计  29-31
  3．3 AMB的自校正PID控制实现  31-34
  3．4 自校正PID控制仿真结果与分析  34-38
    3．4．1 AMB的自校正PID控制起浮仿真  34-35
    3．4．2 AMB的自校正PID控制性能分析  35-37
    3．4．3 AMB的自校正PID控制与常规PID控制的比较  37-38
  3．5 小结  38-40
4 基于DSP的AMB的数字控制系统设计  40-62
  4．1 DSP概述  41-43
  4．2 基于DSP的数字控制系统的硬件设计  43-46
  4．3 基于DSP的数字控制系统的软件设计  46-55
    4．3．1 数字PID控制算法  47-48
    4．3．2 数字PID控制算法的实现  48-55
  4．4 数字PID控制器参数的整定  55-57
  4．5 AMB的数字PID控制的实验分析  57-59
    4．5．1 磁浮主轴的起浮响应  57-58
    4．5．2 磁浮主轴系统的动特性  58-59
  4．6 基于DSP的自校正PID控制设计  59-60
  4．7 实验小结  60-62
结论  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
附录  67-68

磁浮主轴数字控制系统的研究

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