基于DSP的磁悬浮转子控制系统设计与控制算法研究

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1、摘要磁力轴承是利用电磁力将被支承件稳定悬浮在空间的一种高性能机电一体化轴承，它以无机械接触，无磨损和无需润滑等传统轴承所无法比拟的优点而倍受瞩目，在很多领域具有广阔的应用前景。国内外把磁力轴承的出现称为支承技术的一场革命。磁力轴承研究涉及到机械、电子、计算机、控制和传感等多学科技术，控制系统是磁力轴承系统中很重要的一环，磁力轴承必须在控制系统的协助下才能正常工作，且控制器性能的好坏直接影响到磁力轴承的动态性能和转子的控制精度。本文以五自由度磁力轴承为研究对象，开展了基于DSP的磁悬浮转子控制系统设计与控制算法研究，建

2、立了先进的硬件平台，并对传统PIE)算法和多模态智能控制算法进行了研究。本文基于控制系统数学模型，提出了适合本控制对象的磁力轴承数字控制系统的设计方案，以TMS320LF2407A为核心处理器，设计了控制器的硬件电路并进行优化，包括使用抗混叠滤波器对输入信号进行滤波，提高了输入信号的精确性，设计A／D转换电路对传感器信号进行无相位差采集等。基于分散式控制思想，在磁力轴承控制系统中应用了传统的PID算法，并根据磁力轴承的实际要求提出了多模态的控制算法，实现了系统的较好控制。最后本文利用MATLAB进行了仿真，给出了磁力

3、轴承的悬浮效果图。图像表明，所设计的控制系统和算法能够使磁力轴承稳定悬浮和运转，且具有响应速度快，超调小，噪声低，刚度大和控制精度高的优点。关键词：DSP，磁力轴承，数字控制，PID算法，多模态算法AbstractMagneticbearing，ahigh-performancedintegrativemachine·electricitybearingwhichemployselectromagneticforcestosupportarotoLIthasbeenattractinggreatattentionbe

4、causeoftheadvantagesofnomechanicaltouch，nofraysanddispensingwithlubricatecomparedwiththetraditionalbearinganditissupposedtohavevastandpromisingapplicationalprospectduetoitsadvantages．Ithasbeenabearingrevolutionallovertheworld．Theresearchhassteppedintomanytechno

5、logyfields，suchasmechanism，electron,computerscience，cybernetics，sensor，etc．，amongallpartsofthesystem，controlsystemisasignificantone，magneticforcebearingcallworkwellonlyinthehelpofcontrolsystem．Sotheperformanceofcontrolleraffectsthedynamicperformanceofthesystema

6、ndthecontrolprecisionoftherotordirectly．Takingfive—freedom·degreemagneticforcebearingasresearchobject，thedesignofthedigitalcontrolsystembaseontheDSPandtheresearchonalgorithmalestudiedinthispaper．Theadvancedcontrolhardwareplanismade，andthetraditionalPIDalgorithm

7、andthemultimodeintelligentcontrolalgorithmarediscussed．Thispaperproposesthehardwaredesignplanofdigitalcontrolsystemofthemagneticbearingsystembasedonthecontrolmathematicmodel，accordingtowhichthecontrollerhardwarecircuitisdesignedwithacoreprocessor，TMS320LF2407A．

8、Thepaperalsogivetheoptimizedesignatthesametime，includingthedesignofanti·aliasingfilterfortheinputsignaltoimprovetheaccuracyofthesignaltoimprovetheprecisionofthewholesysteman