基于ARM微處理器開發(fā)平臺的對磁懸浮軸承的控制研究.pdf

1、磁懸浮軸承也稱電磁懸浮軸承或磁力軸承，是利用磁場力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間，使轉(zhuǎn)子和定子之間沒有任何機(jī)械接觸的一種新型高性能軸承。由于它具有無摩擦、無磨損、低能耗、低噪聲、壽命長以及無污染等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此在能源交通、航空航天、機(jī)械工業(yè)以及機(jī)器人等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 磁懸浮軸承是典型的機(jī)電一體化綜合系統(tǒng)，其研究涉及電磁理論、控制理論、機(jī)械設(shè)計、轉(zhuǎn)子動力學(xué)以及計算機(jī)科學(xué)等多個學(xué)科的知識。其中磁懸浮軸承控制器的研究最為關(guān)鍵，控制

2、器性能的好壞不但決定了磁懸浮軸承系統(tǒng)穩(wěn)定懸浮與否，而且還直接影響到磁懸浮軸承的動態(tài)特性和控制精度。 本文應(yīng)用電磁學(xué)理論，以精密設(shè)計加工的磁懸浮軸承為研究對象，首先建立了磁懸浮軸承的軸向單自由度數(shù)學(xué)模型和徑向四自由度狀態(tài)方程；然后介紹了磁懸浮軸承系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，并設(shè)計了以模擬PID控制器為核心的單自由度磁懸浮軸承的模擬控制系統(tǒng)，分析研究了磁懸浮軸承從開始啟動到達(dá)動態(tài)平衡位置的過程，為磁懸浮軸承的數(shù)字控制器的設(shè)計提供了理論依據(jù)和

3、指導(dǎo)思想；然后以Samsung公司推出的以ARMTTDMI為內(nèi)核的16／32位RISC處理器53Cqqb0X為核心，設(shè)計出單自由度磁懸浮軸承的數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件電路和軟件系統(tǒng)；最后在以上的基礎(chǔ)上，對用遺傳算法整定PID控制算法來動態(tài)地控制磁懸浮軸承的運(yùn)行進(jìn)行了探討。本文的獨(dú)到之處在于使用了以嵌入式處理器ARM體系結(jié)構(gòu)為內(nèi)核的RISC處理器S3C44b0X為數(shù)字控制系統(tǒng)的CPU。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文中所研制數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、噪音