基于DSP的磁悬浮轴承控制系统的研究.rar

磁悬浮轴承利用磁场力将转子悬浮于空间，使转子和定子之间没有任何机械接触的一种新型高性能轴承，由于它具有无摩擦、无磨损、低能耗、寿命长以及无污染等优点，在很多领域有着广泛的应用前景。正因如此，国内外把磁悬浮轴承的出现称为是支承技术的一场革命。而将磁悬浮技术应用于转子的支承，完全消除轴承与转子的机械接触，可以大幅度提高转速，使得转子具有精度高、发热少、功耗低、无噪声和高洁净等其它轴承支承的转子无法企及的特点。 由于磁悬浮轴承系统的非线性和不稳定性，需要通过模拟控制器或数字控制器对其进行稳定控制。磁悬浮轴承的性能优良主要由控制器的好坏决定，它不但决定了磁轴承系统稳定悬浮与否，而且还直接影响到磁轴承的动态特性和控制精度。因此本文以研究磁轴承的控制器为主，对数字控制进行了深入研究。 本文首先建立了单自由度的磁悬浮系统的非线性动态模型，并通过平衡点附近线性化的方法，建立相应的磁悬浮轴承的线性系统模型，得到系统的传递函数。在此基础上，分析了系统的稳定性和抗干扰性，设计了PI、PD、PID控制器和利用智能控制的模糊控制器，利用Matlab工具箱中的模糊模块在Simulink里进行仿真。分别给出各种控制器的设计思想、方法和设计步骤，并对各种控制器的控制性能进行了仿真，得出了各种控制器的性能特点。 在分析单自由度系统的基础上，本文又对六自由度磁悬浮轴承系统(AMB)进行了分析。首先通过对多自由度磁悬浮轴承系统的结构，及其数学模型进行了分析，建立状态方程；在此基础上，利用经典PID对该系统进行控制，并进行了SIMULINK仿真；针对系统耦合关系的复杂性，提出了解耦方法，建立了对应的磁悬浮轴承数学模型，得到了系统的状态方程和传递函数。在此基础上，采用分散控制方式，设计了解耦控制器，即在解耦后的数学模型基础上采取PID控制方式对其进行仿真研究。结果表明：对解耦后系统比未解耦系统的性能更优越。 为了能够实现各个控制命令，以TMS320LF2407型DSP(Digitalsignalprocessor)为核心，设计控制器。主要进行DSP内部的软件编程，使各模块的功能得以实现，完成从信号采集到向功率器件输出PWM(脉宽调制)信号的全部任务。根据AMB对数字控制器的要求，设计了基于数字信号处理器TMS320LF2407的数字控制器，包括数字控制器的硬件和软件。

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