基于FPGA的主動(dòng)電磁軸承控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、電磁軸承是一種是利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮于空中，然后用電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的一種新型軸承。電磁軸承和普通軸承相比具有無摩擦、無損耗等優(yōu)點(diǎn)，并越來越多的應(yīng)用在高速機(jī)械加工和儲(chǔ)能飛輪以及真空領(lǐng)域中。電磁軸承系統(tǒng)是由控制器、轉(zhuǎn)子、電磁鐵、位移傳感器、功率放大器等器件組成的復(fù)雜的機(jī)、電、磁綜合系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本文以控制器和功率放大器為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了深入的研究，并將FPGA應(yīng)用于電磁軸承控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。
　　 本

2、文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了電磁軸承的結(jié)構(gòu)原理，對(duì)電磁軸承系統(tǒng)分別進(jìn)行力學(xué)和電學(xué)分析，并且建立了單自由度電磁軸承的數(shù)學(xué)模型，并利用Matlab對(duì)其特性進(jìn)行了仿真。
　　 在電磁軸承系統(tǒng)的理論分析和仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，本文采用了一種電磁軸承系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，并根據(jù)控制結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)分別進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)和FPGA模塊設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)部分主要包括FPGA選型和配置、電源電路、時(shí)鐘和復(fù)位電路、A/D采樣通道以及傳感器安裝等設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA模塊設(shè)計(jì)

3、部分主要包括PID模塊、數(shù)字接口模塊、A/D控制模塊、功放控制模塊等模塊設(shè)計(jì)，PID模塊主要用于對(duì)控制信號(hào)的處理，數(shù)字接口模塊負(fù)責(zé)和上位機(jī)的通信，A/D控制模塊精確控制A/D轉(zhuǎn)換器并緩存A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，功放控制模塊產(chǎn)生開關(guān)控制信號(hào)以控制電磁軸承系統(tǒng)的狀態(tài)，在模塊設(shè)計(jì)中對(duì)部分模塊進(jìn)行了原理分析和設(shè)計(jì)仿真，仿真結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。
　　 最后對(duì)電磁軸承系統(tǒng)各部分進(jìn)行調(diào)試，并對(duì)電磁軸承系統(tǒng)做了懸浮實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)起浮平穩(wěn)，滿足