基于數(shù)字PID調(diào)節(jié)的磁力軸承功率放大器的研究.pdf

1、磁懸浮軸承是利用磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)子無機(jī)械摩擦、無潤滑的懸浮在空間的一種新型高性能軸承。它是一種高新技術(shù)，涉及到電磁學(xué)、機(jī)械學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、控制理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多領(lǐng)域。由于轉(zhuǎn)子與定子之間沒有機(jī)械接觸，轉(zhuǎn)子可以達(dá)到很高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，幾乎不存在機(jī)械磨損，具有壽命長、無需潤滑、功耗低、噪音小等特點(diǎn)。主動(dòng)磁力軸承的功耗和噪聲極低，能適用于多種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，特別適合在高速、真空、超潔凈等環(huán)境中使用。功率放大器是磁力軸承控制系統(tǒng)的重要組成部分，它將控制

2、信號(hào)放大或轉(zhuǎn)換成有足夠能量的功率信號(hào)以驅(qū)動(dòng)電磁鐵執(zhí)行器，它的性能優(yōu)劣對(duì)控制系統(tǒng)有重要影響。傳統(tǒng)的模擬功率放大器有調(diào)整參數(shù)不方便，難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，并且容易受到外界干擾等缺點(diǎn)，相比較數(shù)字功率放大器，具有硬件集成度高，控制性能好，抗干擾能力高，響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。因此本文的創(chuàng)新點(diǎn)就是在研究模擬功率放大器的基礎(chǔ)上研究數(shù)字功率放大器，提高磁力軸承的性能。 本文首先介紹了磁力軸承的發(fā)展和研究現(xiàn)狀。然后，在簡要分析了磁力軸承工作原理的基礎(chǔ)上，

3、推導(dǎo)了單自由度情況下電磁力與控制電流、轉(zhuǎn)子位移之間的非線性關(guān)系。其次，設(shè)計(jì)了基于DSP(TMS320C6713)的數(shù)字功率放大器硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法，并詳細(xì)介紹了磁力軸承功率放大器設(shè)計(jì)中涉及到的功率電路結(jié)構(gòu)形式，電流變化率，功率放大器的效率，功率器件，開關(guān)頻率，軟開關(guān)技術(shù)等性能指標(biāo)，然后介紹了單自由度和多自由度的測(cè)量系統(tǒng)，并提出了磁力軸承位移測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)和解決方案，并在電磁兼容方面進(jìn)行了分析研究。最后本文的實(shí)驗(yàn)部分是在Mmlab中建立了