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1、基于DSP的磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的研究摘要磁懸浮軸承利用磁場力將轉子懸浮于空間，使轉子和定子之間沒有任何機械接觸的一種新型高性能軸承，由于它具有無摩擦、無磨損、低能耗、壽命長以及無污染等優(yōu)點，在很多領域有著廣泛的應用前景。正因如此，國內外把磁懸浮軸承的出現稱為是支承技術的一場革命。而將磁懸浮技術應用于轉子的支承，完全消除軸承與轉子的機械接觸，可以大幅度提高轉速，使得轉子具有精度高、發(fā)熱少、功耗低、無噪聲和高潔凈等其它軸承支承的轉子無法企及的特點。由于磁懸浮軸承系統(tǒng)的非線性和不穩(wěn)定性，需要通過模擬控制器或數字控制器對其進行穩(wěn)定控制。磁懸浮軸承的性能優(yōu)良主要由控制器的好壞決
2、定，它不但決定了磁軸承系統(tǒng)穩(wěn)定懸浮與否，而且還直接影響到磁軸承的動態(tài)特性和控制精度。因此本文以研究磁軸承的控制器為主，對數字控制進行了深入研究。本文首先建立了單自由度的磁懸浮系統(tǒng)的非線性動態(tài)模型，并通過平衡點附近線性化的方法，建立相應的磁懸浮軸承的線性系統(tǒng)模型，得到系統(tǒng)的傳遞函數。在此基礎上，分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，設計了PI、PD、PID控制器和利用智能控制的模糊控制器，利用Matlab工具箱中的模糊模塊在Simulink里進行仿真。分別給出各種控制器的設計思想、方法和設計步驟，并對各種控制器的控制性能r基于DSP的磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的研究進行了仿真，得出了各
3、種控制器的性能特點。在分析單自由度系統(tǒng)的基礎上，本文又對六自由度磁懸浮軸承系統(tǒng)(AMB)進行了分析。首先通過對多自由度磁懸浮軸承系統(tǒng)的結構，及其數學模型進行了分析，建立狀態(tài)方程；在此基礎上，利用經典PID對該系統(tǒng)進行控制，并進行了SIMULINK仿真；針對系統(tǒng)耦合關系的復雜性，提出了解耦方法，建立了對應的磁懸浮軸承數學模型，得到了系統(tǒng)的狀態(tài)方程和傳遞函數。在此基礎上，采用分散控制方式，設計了解耦控制器，即在解耦后的數學模型基礎上采取PID控制方式對其進行仿真研究。結果表明：對解耦后系統(tǒng)比未解耦系統(tǒng)的性能更優(yōu)越。為了能夠實現各個控制命令，以TMS320LF2407型DS
4、P(Digitalsignalprocessor)為核心，設計控制器。主要進行DSP內部的軟件編程，使各模塊的功能得以實現，完成從信號采集到向功率器件輸出PWlVl(脈寬調制)信號的全部任務。根據AMB對數字控制器的要求，設計了基于數字信號處理器TMS320LF2407的數字控制器，包括數字控制器的硬件和軟件。關鍵詞：磁懸浮軸承，解耦控制，數字信號處理器，模糊控制器II基于DSP的磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的研究I之ESEARCHONTHECONTROLSYSTEMOFTHEACTIVEMAGNETICBEARINGSSYSTEMBASEDONDSPABSTRACTActiv
5、emagneticbearing(AMB)isonenewtypeofhighperformancebearingwhichsuspendstherotorinacontact-freemanner,Becauseithasnomechanicalcontact，nofriction，lowerpowerconsumption，lowernoise，lastingservicelifeandnoenvironmentalpollution，itbecomesmoreandmoreusefulinmanyareas．Therefore，theappearanceofAM
6、Bisregardedasarevolutionofbearingtechnologyathomeandatabroad．IftheAMBtechnologyisappliedtosupporttherotate，itwillbecharacterizedbyhighprecision，fewheat，lowdissipation，nonoiseandhighclearness，whichcannotberealizedthroughhardrotatessupportedbyotherbearings．Becauseofitsnonlinearandinstabil
7、ity,theAMBmustbecontrolledbythesimulationcontrollerorthedigitalcontroller．ThepropertiesoftheAMBarebasedonthepropertiesoftheresearchofControllerofAMB．ThecontrollernotonlydecideswhethertherotorsupportedbyAMBcouldsuspendsteadily,butalsoaffectsdirectlythedynamicperformanceofthesyst
