硬盤磁力軸承數字控制系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、主動磁力軸承(簡稱磁力軸承)是利用電磁力使轉軸穩(wěn)定懸浮的一種新型軸承，將磁力軸承技術引入到硬盤轉子的支承，完全消除了軸承和硬盤轉子的機械接觸，不僅能夠大幅度提高硬盤轉速，還使得硬盤具有精度高、振動小、無噪聲等特點，并且為硬盤容量的進一步增加提供了可能。 本文首先介紹了磁力軸承系統(tǒng)的結構和工作原理，分析了磁力軸承系統(tǒng)中電磁力的表達式，經過合理的簡化和假設，建立了單自由度轉子在平衡點附近的數學模型，為控制系統(tǒng)的設計提供了理論依據。

2、 開展了磁力軸承控制系統(tǒng)控制算法的研究。首先討論了磁力軸承PID算法和幾種改進的PID算法，并對磁力軸承的PID算法和抗積分飽和PID算法進行了動態(tài)仿真，對仿真結果進行了分析比較。其次，為進一步增強磁力軸承系統(tǒng)的魯棒性，改善系統(tǒng)的控制品質，提出了滑模變結構控制方案，重點設計了等效切換滑?？刂坪椭笖第吔？刂疲煞N控制進行了仿真。 在理論分析可行的前提下，根據硬盤磁力軸承系統(tǒng)對數字控制器的要求，選用TMS320F281

3、2作為數字控制器的主控制芯片，設計了系統(tǒng)硬件平臺。重點設計了抗混迭濾波器、模數轉換、數模轉換、串行通信、電源等模塊，并介紹了硬件調試的方法。給出了控制系統(tǒng)詳細的軟件流程圖。 最后使用PID控制算法和抗積分飽和PID控制算法在自行設計的數字控制系統(tǒng)硬件實驗平臺上分別進行了懸浮實驗，給出了實驗結果并進行了分析。通過實驗數據對比可知：基于該硬件平臺下的抗積分飽和PID控制無論是調節(jié)時間還是控制精度都優(yōu)于PID控制，穩(wěn)態(tài)位移誤差為3 μ