基于DSP 28335的無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)是一種集驅(qū)動(dòng)與懸浮功能于一體的新型電機(jī),該電機(jī)具有定轉(zhuǎn)子無(wú)接觸、易隔離、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本較低等優(yōu)點(diǎn),在生化、醫(yī)療、機(jī)電等超潔凈驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
　　 本文針對(duì)無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)控制系統(tǒng)以及電機(jī)本體的優(yōu)化進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)建立無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)三維模型,分析了該電機(jī)的被動(dòng)懸浮特性以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性;搭建了基于TMS320F28335無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)平臺(tái),采用Matlab內(nèi)部集

2、成工具箱完成該數(shù)字控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā),并生成DSP可執(zhí)行代碼;建立無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)控制系統(tǒng)的Simulink模型,通過(guò)仿真驗(yàn)證了懸浮及驅(qū)動(dòng)控制算法的正確性;完成了無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)系統(tǒng)的綜合調(diào)試,并最終實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)永磁無(wú)軸承薄片電機(jī)空載條件下的高速穩(wěn)定懸浮運(yùn)行。
　　 首先,從無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)的基本原理出發(fā),利甩ANSYS Workbench有限元分析軟件建立了無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)三維模型,通過(guò)有限元電磁場(chǎng)仿真分析及驗(yàn)證,深入研究

3、了永磁薄片電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩和懸浮力的影響。在此基礎(chǔ)上,研究了轉(zhuǎn)子在軸向和扭轉(zhuǎn)方向有擾動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性,為無(wú)軸承薄片電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　 其次,針對(duì)電機(jī)高速懸浮旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)控制單元運(yùn)算速度的高要求,本文設(shè)計(jì)了一套基于TMS320F28335的無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)平臺(tái),該DSP芯片自帶硬件浮點(diǎn)運(yùn)算單元,可以大大提高復(fù)雜算法的運(yùn)算速度,有效增強(qiáng)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力。在硬件方面充分利用該DSP芯片的豐富外設(shè)接口

4、,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),為實(shí)現(xiàn)高速永磁型無(wú)軸承電機(jī)懸浮控制提供了可靠的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　 此外,無(wú)軸承電機(jī)控制算法復(fù)雜,軟件開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。本文首次將Matlab工具箱開(kāi)發(fā)DSP軟件的方法引入到無(wú)軸承電機(jī)研究中來(lái),該方法簡(jiǎn)化了DSP軟件開(kāi)發(fā)流程,免除了程序編碼任務(wù),降低了開(kāi)發(fā)人員對(duì)DSP了解的要求,縮短了軟件算法開(kāi)發(fā)時(shí)間。文中詳細(xì)介紹了利用Matlab工具箱開(kāi)發(fā)DSP軟件方法,搭建了無(wú)軸承永磁薄片電機(jī)的控制系統(tǒng)算法模型,仿真驗(yàn)證了控制