一、基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统设计（论文文献综述）
陈嘉鑫[1]（2021）在《磁悬浮轴承控制策略研究》文中研究说明磁悬浮轴承是一种新型的无接触、高转速、低损耗的高性能轴承,已被广泛应用于真空、透平机械、医疗等重要领域。因其广阔的发展前景,磁悬浮轴承控制系统不断向低成本、高性能、高可靠性的方向发展,算法的研究越来越接近于现代化水平。本文针对一个五自由度的磁悬浮轴承数字控制系统,从控制算法、硬件设计、软件设计和实验四个部分进行探讨和研究:首先,对一个五自由度磁悬浮轴承进行数学建模,研究了轴向磁悬浮轴承的PID控制算法,并对径向非线性耦合的磁悬浮轴承系统进行基于反步控制理论的反步控制器设计,通过MATLAB仿真研究,验证了算法的有效性,同时根据系统参数,模拟转子转动状态下的扰动力,验证了算法的抗扰动能力。然后,对磁悬浮轴承控制系统进行设计,硬件部分完成了基于DSP实现的数字控制系统设计,根据系统性能要求,选择了包括控制器、传感器和功率放大器三个模块的合适的核心器件,着重对功率放大器及其驱动电路进行PSIM仿真研究,仿真结果验证了电路的可靠性,在此基础上完成了整个系统的硬件电路设计。再次,完成了基于CCS7.2.0平台的主程序、模/数转换、脉宽调制等模块程序设计,包括各模块的初始化和配置以及PID控制算法子函数的设计。最后,搭建了磁悬浮小球的实验平台,完成了自制电感线圈的PI电流控制实验,实验结果表明电流响应速度快,有效抑制了稳态误差,取得了很好的控制效果,完成了 PID控制小球悬浮的实验,系统的稳定性和抗扰动能力较好,实验结果验证了所调试的硬件电路和软件程序的可靠性。
汤佳[2]（2020）在《基于FPGA的磁悬浮轴承一体化控制系统研究》文中认为基于DSP或模拟器件的磁悬浮轴承控制系统具有集成度低、体积较大的缺点,为了减小磁悬浮轴承控制系统的体积和功耗,进一步提高系统的集成化,本文对磁悬浮轴承一体化控制系统进行了研究,将功率放大器的控制部分和磁悬浮轴承的位移控制集成在一起,用一片FPGA芯片实现转子的位置控制、功放的电流控制和调制算法。首先,对磁悬浮轴承系统进行建模分析,推导了永磁偏置磁悬浮轴承的电磁铁—转子、传感器、功率放大器的数学模型。通过MATLAB/Simulink建模对整个控制系统进行了仿真分析,验证了控制系统软硬件实现的可行性,分析了双向数字功率放大器在不同调制策略下的电流特性,为后面硬件设计与控制算法研究打下基础。其次,对磁悬浮轴承集成控制系统的软硬件进行了设计。硬件设计部分采用高性能低成本的Cyclone V E系列FPGA芯片为主控芯片,高精度、高性能的ADS8364芯片作为采样芯片,完成了滤波调理、采样电路和FPGA最小系统电路的设计,提高了系统的集成度与可靠性;软件设计部分主要完成了时钟管理模块、AD采样控制模块、位置控制模块、电流控制模块和PWM调制模块在FPGA中的编程实现。最后,搭建永磁偏置磁悬浮轴承试验台进行了试验研究。首先对控制器进行软硬件调试,调试通过后先测试了数字功放的静态性能和动态性能,然后对磁悬浮轴承试验台进行了转子起浮和静态悬浮试验,实现了转子的平稳起浮和稳定悬浮,转子静态悬浮时振动位移小于6μm。
孙志瑞[3]（2020）在《单轴磁悬浮系统的变论域模糊PID控制》文中进行了进一步梳理随着计算机科学技术的不断发展,磁悬浮技术在相关领域的应用越来越被受到重视,从而对磁悬浮系统的控制方法提出了更高的要求。针对目前相关的控制方法存在控制精度不高、响应速度相对来说较慢、出现超调大等问题,本文采用基于遗传算法优化的变论域模糊PID对磁悬浮系统进行控制。本文主要工作如下:（1）在电磁场理论的基础上,分析了单轴磁悬浮系统的组成及工作原理。通过对磁悬浮系统的建模,运用状态方程分析了此系统的能观性和能控性,结果是此系统能观能控性良好,然后给系统加一个反馈调节再配合控制器的作用可以使系统达到稳定状态。对于系统硬件控制的设计,首先选用了由TI公司生产的TMS320C2811控制器芯片,此芯片自带A/D转换电路。然后针对磁悬浮系统设计了与此芯片相匹配的滤波电路、D/A电路、功放电路、电压-电流电路,选用了型号为HZ891XL位移传感器,将检测到的信号送到事先设计好的控制电路中,最后完成对磁悬浮系统硬件的控制。（2）对磁悬浮系统的软件控制方案进行设计。通过对模糊PID控制、变论域模糊PID控制、遗传优化后的变论域模糊PID控制算法方案的设计,借助MATLAB的Simulink中搭建仿真模块进行仿真,对仿真效果图进行分析比较,最后选用了经遗传算法离线优化下的PID初始三个参数,结合变论域模糊PID控制对磁悬浮系统进行了控制,达到了控制精度高、响应时间快、无超调等优点。（3）最后,本文完成了对单轴磁悬浮系统的一部分硬件电路验证,利用CCS工具调试和对验证的结果分析,DSP控制效果良好,A/D转换精度高,另外,滤波电路及功放电路性能能够满足此系统的要求。
梁典[4]（2019）在《双DSP架构下的磁悬浮轴承集成控制器设计》文中认为磁悬浮轴承因其优异性能是高性能转子系统的理想支承。但磁悬浮轴承属于典型的非线性机电耦合系统,同时具备开环不稳定特性,必须施加主动控制才能使转子系统稳定悬浮。因此,控制系统是磁悬浮轴承系统中的关键环节,控制器又是控制系统的核心设计部分,故控制器的设计就尤为重要。典型的磁悬浮轴承控制系统中涉及多个位置闭环与电流闭环控制,常规的磁悬浮轴承控制器通常采用位置控制器与电流控制器（即功率驱动器）分别实现上述控制闭环,通过相互之间的线缆连接来实现控制信息的交互,通常为反应控制量的模拟信号,系统结构复杂,易受干扰且实现成本高。本文根据多自由度磁悬浮转子的控制需求,提出了一种基于双DSP架构下的磁悬浮轴承集成控制器设计方案,具体工作如下:（1）在同一个控制板卡上实现原有控制系统中的位置控制器与功率驱动器,实现了控制系统的控驱一体。文中分析了磁悬浮轴承控制中的实时性需求,采用两颗独立的DSP分别完成上述功能。（2）采用基于双端口RAM的数据交互方案代替原有的模拟信号的线缆传输,并设计了相关的硬件信号量来实现双DSP运行的同步性。（3）设计了双DSP间的软件控制时序,通过硬件实现的握手来实现上层位置控制器DSP与底层功率驱动器DSP中间并行软件的时间节拍,并设计了相应的软件控制流程。（4）研制了基于上述集成控制器方案的控驱一体控制系统,并进行了实验研究。实验结果表明,执行传统的PID算法,其控制周期约为148.5μs,并且磁悬浮轴承系统具备良好的电流纹波及跟随、转子静态悬浮、旋转及抗干扰特性,证明本文所提出的集成控制器方案应用在磁悬浮轴承控制系统中,使其具备良好的实时性能与抗干扰能力。本文的创新性主要体现在:通过双DSP间数字信号的数据通信,解决了常规系统中线缆连接复杂,模拟信号易受干扰的问题;在同一个控制板卡上同步实现了位置控制器与功率驱动器,实现了控驱一体设计,极大的简化了控制系统的结构。本文的研究,对于提高磁悬浮轴承的性能,提升其控制系统的可靠性与可维护性具有意义;同时也为其他类型的机电一体化控制系统设计提供了有效思路,具备较好的参考价值与实际应用价值。
江绪鑫[5]（2019）在《基于特征模型的磁轴承交叉反馈控制研究》文中研究表明主动磁悬浮转子由于其非接触特性相较于传统机械轴承有着无摩擦无需润滑的优势,具有非常好的应用前景。然而当转子高速旋转至激发出一阶弯曲模态频率的转速时,其稳定性会受到陀螺效应的影响。为此提出了一种经典的解耦控制理论——基于PID的交叉反馈控制,其中交叉反馈项的引入就是为了能够抑制陀螺耦合效应,然而其并不能解决PID控制抗干扰性弱,受非线性磁场耦合影响大的问题。因此本文提出了一种新型的交叉反馈控制算法:基于特征模型的交叉反馈控制。将具有自适应功能的特征模型算法与抑制陀螺耦合效应的交叉反馈控制相结合。首先本文建立了传感器、功率放大器以及单自由度的磁轴承—转子数学模型,并通过五自由度受力分析建立起包含惯性质量与陀螺耦合力矩的四自由度的状态空间方程,并准确求出了状态空间方程的具体参数值。紧接着又介绍了特征模型辨识与全系数自适应控制算法的原理及相关理论证明,说明了两者的“载体”关系。为了说明基于特征模型的交叉反馈的可行性,将离散后PID控制量与特征模型控制量进行对比分析,建立起了两种控制算法的“桥梁”。然后将PID控制器替换为特征模型控制器,在转子运动微分方程中引入交叉反馈项后计算出交叉反馈系数的数学表达式。进而根据所做的控制原理图在Matlab/Simulink中搭建出基于特征模型的交叉反反馈仿真模型,通过单自由度的阶跃性能以及其抗干扰性说明特征模控制下转子的起浮性能。并改变交叉反馈系数的衰减因子值来观察转子在临近一阶弯曲模态频率下的轴心运动轨迹,定性地说明了基于特征模型的交叉反馈控制的控制效果。最后,完成了控制器的软硬件设计与转速采集组件的软硬件设计,分别从转子起浮与高速旋转实验对比分析基于特征模型的交叉反馈控制的磁轴承系统的运行性能。通过四组不同的衰减因子实验表明:当衰减因子为0.5时,磁轴承—转子系统达到了最佳的控制效果。将其与加入交叉反馈前对比发现在临界转速附近其径向自由度振动峰值分别下降了18.4%、20.5%、10.5%、11.3%。
薛莲晓[6]（2018）在《磁悬浮轴承测控系统研究》文中认为电磁轴承凭借其无接触,无磨损,无需润滑等优异特性,在真空系统、高速透平机械、医疗器械等领域有广泛的应用。典型的主动式电磁轴承系统中,控制器通过位移传感器实时采集转子的位置信息,计算控制转子所需的电磁力,并通过功率放大器驱动电磁铁使转子受控悬浮。目前磁悬浮轴承领域的研究主要朝着超高速、高可靠性、低成本、小型化等方向发展。为了匹配高速磁悬浮轴承系统的测控需求,课题从新型的低成本位移传感器,高性能多核控制平台和低噪声开关功率放大器三个方面着手展开研究工作。位移传感器是高速电磁轴承系统中重要的组件之一,其直接决定了转子的控制精度。课题研究了一种新型的横向磁通传感器,其在低成本,小型化磁轴承中优势明显。课题建立了传感器的理论模型,并借助有限元软件建模仿真,对传感器探头线圈设计进行优化分析,探索出了一套适用的设计规律,并据此设计、构建了传感器测试平台。静态性能测试结果表明所制传感器灵敏度为38.94 mV/μm,线性度为1.87%,径向正交两自由度（X-Y）耦合度为2.14%,且理论带宽9.54 kHz,能够满足超高速电磁轴承的位移检测需求。该传感器被应用于某高速磁悬浮压缩机转子的位移检测,实现了静态稳定悬浮,且升速至12,000 rpm时仍保持稳定。控制平台是磁轴承系统的核心,日趋复杂的控制算法对其性能提出了更高的要求。课题研制了基于FPGA+DSP+ARM多核架构的磁轴承控制平台,其运算性能更强,比实验室上一代平台提升了约1.7倍。与传统基于DSP构建的控制平台相比,通过引入FPGA负责信号的输入输出及预处理,DSP可充分发挥其运算性能;引入ARM弥补了DSP外设扩展能力,加强了磁轴承系统的可控性与灵活性。功率放大器是电磁轴承执行器的重要组成部分。课题介绍了三电平开关功率放大器的工作原理,研制了一台电流型三电平开关功率放大器,增益2.04 A/V,带宽不低于1.35 kHz,电流纹波不高于工作偏置电流的1.60%,采用模块化设计,有效避免了强弱电干扰;通道数可按需组装,更具灵活性。课题所研制的多核架构控制平台和功率放大器被应用于一台高速磁悬浮氦冷压缩机,在40,000 rpm的转速下稳定运行,转子的回旋精度约为10μm,验证了整套电磁轴承测控系统的性能。
郭凯旋[7]（2017）在《基于自抗扰理论的磁悬浮轴承控制系统设计与研究》文中认为线性自抗扰控制器（LADRC）能够对系统建模不准确、参数摄动以及外部干扰组成的总扰动作用进行实时估计并予以补偿,提高了系统的抗干扰性。针对磁悬浮轴承系统运行时常受到外部干扰以及参数摄动等诸多不确定扰动作用,本文展开了基于LADRC的磁悬浮轴承控制系统研究。首先,根据建立的数学模型,设计了磁悬浮轴承LADRC,并分析了线性扩张状态观测器的稳定性;接着,仿真研究了LADRC在阶跃、正弦、方波等扰动作用下的抗干扰性,并与PID进行了对比,仿真结果表明:采用LADRC的系统有着更好的抗干扰性。最后,设计了基于TMS320F28335 DSP的磁悬浮轴承数字控制器,并编写了基于此控制器的LADRC的软件。采用设计的LADRC在磁悬浮轴承试验台上进行了试验研究,并与PID控制下的系统进行了对比。试验表明:转子五自由度稳定悬浮后,与采用PID的系统相比,在施加相同的脉冲、正弦、方波干扰时,受扰自由度的转子位移波动分别减小了28.6%、25.8%和26%;转子在24000r/min和27000r/min运转时,径向第二自由度位移分别减小了15%和13.7%。为了进一步研究LADRC的优越性,本文又在另一个三支承磁悬浮轴承试验台上进行了旋转试验研究。在转速为9600r/min时,与PID相比,采用三支承磁悬浮轴承系统不准确的模型建立的LADRC仍使得转子第二、四自由度的位移波动分别减小了21.4%和20.7%。以上试验结果表明:与PID相比,本文设计的LADRC在面对系统建模不准确、参数摄动以及外部干扰时,能够使得磁悬浮轴承系统有着更好的抗干扰性。
纪明明[8]（2016）在《基于DSP的立式磁浮轴承控制系统设计》文中提出磁浮轴承控制系统是一套综合了机械学、电磁学、控制学、计算机、仪器仪表等多门学科的复杂系统。其中磁浮轴承转子定位控制算法和复杂电控系统设计一直是研究的难点和重点。本文依托海尔集团研发中心“直驱式磁悬浮洗衣机”项目,针对洗衣机内桶旋转过程转子震荡剧烈问题进行研究。课题中洗衣机内桶可看作立式磁浮轴承转子,其定位控制原理、电控设计与磁浮轴承系统相同。本文以磁浮轴承电控驱动为研究重点,主要进行以下工作：首先,介绍典型磁浮轴承的基本机构和工作原理,并对本课题中立式磁浮桶进行转子动力学分析和控制算法MATLAB仿真。然后,设计一款模拟型功率放大器,针对模拟功放效率低、发热严重问题,深入研究开关型功率放大器拓扑、纹波、调制方式。使用Saber软件进行仿真,仿真结果与理论分析相符合。在此基础上设计基于DSP的三电平开关型功率放大器硬件电路,包括电流采样电路,移相PWM电路,功率管驱动电路,隔离电路和改进型半桥电路等。测试结果表明三电平调制能大大减小输出电流纹波,其动态特性和输出特性均满足设计要求。最后,采用TMS320F28335作为系统主控芯片,设计DSP控制器最小系统以及外设电路,包括A/D转换电路,DAC7724数模转换电路,位移信号调理电路,电源管理电路,外设接口电路等。在完成硬件电路基础上,使用CCS开发平台进行软件编程,完成相关寄存器配置及控制算法并反复调试。实验结果表明立式转子在一小范围内震动,实现了立式磁轴承转子径向悬浮。
时浩浩[9]（2014）在《主动磁轴承外扰振动的模糊PID控制》文中认为磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损、寿命长、无污染、高转速和高精度等优点,而回转精度和稳定性为其关键性能指标。因此当存在外部干扰和动态载荷时,如何控制磁悬浮轴承转子稳定于平衡位置具有重要意义。本文在借鉴国内外磁悬浮轴承技术研究的基础上,建立了磁悬浮轴承的数学模型；设计了参数自整定模糊PID控制器,并进行了仿真研究；在DSP上实现了模糊PID控制算法,并进行了实验验证。本文的主要研究内容和结论如下：（1）建立了四自由度磁悬浮轴承转子实验台的数学模型,分析了解耦条件,实现了四自由度的分散控制。实验表明,在外部干扰较小时,传统PID控制具有较好的控制效果。（2）采用了参数自整定模糊PID控制器,解决了磁悬浮轴承在外扰和负载下转子振动幅度较大的问题。根据转子在不同的状态,制定了符合实验台转子的模糊规则,设计了模糊PID控制器,实现PID参数根据转子的动态变化在线自调整。并在Matlab/Simulink软件中,针对实际主动磁悬浮轴承转子的起伏、抗干扰和负载等状态进行仿真研究,验证了模糊PID控制方法相比传统PID控制方法具有更好的抗干扰能力和应对动态载荷能力。（3）在DSP中实现了模糊PID控制算法,并实验验证了控制器性能。验证实验包括转子静态悬浮实验,带负载旋转实验和承受大冲击干扰实验。实验数据分析表明,参数自整定模糊PID控制在稳态性能上比传统PID控制有较大提升,具有更好的抗干扰能力,具备更好的自适应性。以上研究内容和结论可为磁悬浮轴承系统的工业应用提供参考。
卞斌[10]（2012）在《基于DSP平台的磁悬浮轴承数字控制系统》文中指出磁悬浮轴承（Magnetic Bearing,简称MB）是利用磁力将转子悬浮于空间,使转子和定子之间实现无接触支承的一种新型高性能轴承。由于磁悬浮轴承转子和定子之间没有机械接触,具有众多优点：转子、定子间无摩擦,正常运转时可不考虑磨耗问题,因而主轴寿命长,易维护；振动噪声小；可实现高速旋转；能耗低；无需润滑,无油污染,可在真空中,无尘室内,高温、低温、特殊气体中,甚至人体内等特殊环境中使用；通过控制器对电磁力予以调节,即支承刚度阻尼可调,因而可对转子实施主动控制,进行不平衡补偿,温升补偿等,有利于提高转子的动态性能。因为磁悬浮轴承具有以上优点,目前被应用于旋转机械、透平设备、心脏泵和转子飞轮等各个领域。作为电气、控制与机械综合的一项高新技术,磁悬浮轴承中控制系统的设计是一项关键技术。优良的控制系统可使磁悬浮轴承具有强大的功能,但另一方面,控制系统的设计也是一项颇具挑战性的工作。本课题的研究目的是,在高转速、高刚度、高精度的工业磨床上应用磁悬浮轴承,通过建立基于DSP平台的磁悬浮轴承数字控制系统,实现系统的鲁棒稳定和高鲁棒性能,并通过时延补偿控制、位姿误差补偿控制提高磨床电主轴系统的稳定性及精密度。为完成课题,本文主要进行了以下工作：首先,为了满足磨削时磁悬浮轴承电主轴各项控制要求,本文设计了基于DSP平台的数字控制系统及监测平台。其中,数字控制系统主要由位移传感器、A/D转换器、DSP数字控制器和FPGA数字功率放大器组成。数字电主轴状态监测系统主要对转子位移、电磁铁线圈电流以及电主轴温度进行实时监控。然后,本文根据H∞理论以及不稳定结构的鲁棒控制原理,结合了对磁悬浮轴承电主轴系统的数学模型及不确定性的分析,设计了磁悬浮轴承鲁棒控制器。其中,使用自适应神经模糊推理系统对磁悬浮轴承的非参数不确定性进行了智能辨识,设计了相应的H∞控制器,相对于仅考虑参数不确定性的控制器来说,这种方法具有更好的鲁棒性能,在实际应用中取得了良好的效果。数字控制系统中,数字控制时延对系统性能会造成影响。本文在研究了磁悬浮轴承数字控制时延的组成及其对控制系统性能影响的基础上,提出了一种新的时延补偿算法。该算法通过预测下一采样时刻的系统输出来消除时延对控制系统的影响。预测算法由磁悬浮轴承的离散化模型得到,算法系数可以经由神经网络修正。实验结果表明该算法能够很好地补偿数字控制时延,实现了数字控制磁悬浮轴承的稳定悬浮和高速运转。为了实现在磨床应用上的高定位精度,本文在检测系统温升的基础上,建立了温升与转子位姿的相关模型,确定了5路位移控制输入设定值与转子位姿的对应关系,并利用数字控制系统实现了系统温升膨胀的位姿误差在线补偿。补偿算法由FPGA硬件实现,实验结果表明该算法可很好地补偿温升造成的位姿误差,保证了磁悬浮轴承电主轴的稳定性和精度。最后,通过对MK2110型内圆磨床进行改装,搭建了磁悬浮轴承电主轴控制系统实验平台。成功实现了磁悬浮轴承磨床电主轴的五自由度稳定悬浮；进行了旋转实验,转速最高达到30000rpm。在360Hz下进行了磨削实验,磨削出的工件粗糙度和圆度基本满足加工要求,接近工业应用水平。本文主要进行了以下创新：针对磁悬浮轴承电主轴系统的H∞控制器设计,利用智能辨识方法解决加权矩阵选择问题,得到了磁悬浮轴承电主轴系统中的非参数不确定性描述,将非参数不确定加权函数应用在Hoo控制器设计中,实现了高鲁棒性能；针对磁悬浮轴承系统中数字控制时延对控制系统性能的影响,提出了一种数字控制时延的补偿算法,该算法有效地消除了数字控制时延的影响,实现了磁悬浮轴承系统的稳定工作；针对磁悬浮轴承电主轴的温升问题,在检测系统温升的基础上,建立了温升与转子位姿的相关模型；提出了一种温升补偿算法,并利用数字控制系统实现了磨头位姿的在线调整,完成了系统温升膨胀的在线补偿。实验结果表明该算法可很好地对温升膨胀进行补偿,保证了磁悬浮轴承电主轴的稳定性和精度。基于上述创新研究工作,设计的控制系统在实际应用中取得了良好的效果。以上工作中,实施主动控制,利用数字控制器实现先进控制算法以达到系统高鲁棒性,并进行在线补偿以抵消时延、温升等因素对系统的不利影响,这是磁悬浮轴承的优势体现,也是本课题研究的重点和难点,需要吸取转子动力学分析、系统辨识、自动控制、传感器、电力电子技术等多项学科的先进知识。首先,磁悬浮轴承是具有强烈非线性且本质不稳定的控制对象,磨床加工又要求主轴同时具有高精度和高刚度,需要精心设计合适的控制器。由于系统模型中存在参数不确定性和动态不确定性,使得采用PID控制或者依赖于确定性模型的控制方法达不到理想的控制效果,因此有必要设计一个鲁棒性能良好的控制器与系统模型不确定性相适应。在H∞控制方法中,加权函数的选择是一个待解决的难题,加权函数的选择是依靠设计者的经验和反复试算。一般来说,取决于控制设计目标的要求、指标的选择等。文中使用智能辨识方法进行非参数不确定性加权函数的选择,满足了设计要求,系统具有较好的控制性能。其次,磁悬浮轴承系统中,温升效应会影响磁悬浮轴承系统的静态精度,恶化轴向轴承的特性,对系统可靠性造成威胁。为了解决温升问题,本文研究了温升对转子位姿的影响,并使用神经网络建立了关键温度点温度值与转子位姿偏移的映射关系,如何用硬件实现神经网络,实现在线实时补偿,是本论文的一个难点。本文采用主动控制对温升问题进行了补偿,作为下一步研究工作,可以从磁悬浮轴承电主轴结构设计的角度,减少系统的发热源,从源头上控制温升。研究过程中,发现磁悬浮轴承电主轴工作中存在拍振现象,影响磨削效果,也需要进一步的研究并加以抑制。研究工作表明,论文提出并完成的针对磁悬浮轴承数字鲁棒控制系统的理论分析和实验研究方法是重要和有价值的研究成果,得到的控制器在实际应用中具有良好的效果。本文的研究工作为国内磁悬浮轴承控制系统的深入研究和未来的工业应用打下了基础,具有非常重要的理论价值和实际意义。
二、基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统设计（论文提纲范文）
（1）磁悬浮轴承控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承研究背景及意义 |
| 1.1.1 磁悬浮轴承简介 |
| 1.1.2 国内外磁悬浮轴承的发展历程 |
| 1.2 磁悬浮轴承控制系统研究现状 |
| 1.2.1 磁悬浮轴承控制系统结构 |
| 1.2.2 控制器 |
| 1.2.3 位移传感器 |
| 1.2.4 功率放大器 |
| 1.3 磁悬浮轴承控制算法的研究现状 |
| 1.3.1 PID控制算法 |
| 1.3.2 现代控制算法 |
| 1.4 论文的工作和主要内容 |
| 第2章 磁悬浮轴承的数学建模及控制算法研究 |
| 2.1 磁悬浮轴承数学建模 |
| 2.1.1 轴向磁悬浮轴承数学建模 |
| 2.1.2 径向磁悬浮轴承数学建模 |
| 2.2 轴向磁悬浮轴承PID控制研究 |
| 2.2.1 PID控制原理分析 |
| 2.2.2 PID控制算法分析 |
| 2.2.3 PID控制算法仿真 |
| 2.3 径向磁悬浮轴承反步法控制研究 |
| 2.3.1 非线性耦合系统数学模型分析 |
| 2.3.2 反步控制原理 |
| 2.3.3 基于反步法的控制器设计 |
| 2.3.4 反步控制算法仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 磁悬浮轴承控制系统硬件设计 |
| 3.1 磁悬浮轴承控制系统设计 |
| 3.1.1 磁悬浮轴承控制系统结构 |
| 3.1.2 磁悬浮轴承控制系统硬件电路结构 |
| 3.2 DSP及其最小系统设计 |
| 3.2.1 DSP的选型 |
| 3.2.2 供电电路设计 |
| 3.2.3 时钟电路设计 |
| 3.2.4 JTAG接口电路设计 |
| 3.2.5 复位电路的设计 |
| 3.3 AD采样电路设计 |
| 3.3.1 霍尔电流传感器 |
| 3.3.2 AD采样电路 |
| 3.4 功率放大器设计 |
| 3.4.1 功率放大器主电路的设计 |
| 3.4.2 功率放大器隔离驱动电路 |
| 3.4.3 功率放大器电路仿真 |
| 3.4.4 过流保护电路 |
| 3.4.5 电源电路设计 |
| 3.5 硬件电路板实物 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 磁悬浮轴承控制系统软件设计 |
| 4.1 基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统软件开发 |
| 4.1.1 TMS320F28069的应用 |
| 4.1.2 基于CCS7.2.0的DSP软件开发平台 |
| 4.2 基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统软件实现 |
| 4.2.1 软件整体结构设计 |
| 4.2.2 模/数转换模块 |
| 4.2.3 脉宽调制模块 |
| 4.2.4 控制算法程序设计 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 实验 |
| 5.1 实验平台的搭建 |
| 5.2 电流PI控制实验 |
| 5.3 悬浮小球实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）基于FPGA的磁悬浮轴承一体化控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承技术背景 |
| 1.2 磁悬浮轴承控制系统研究现状 |
| 1.2.1 磁悬浮轴承控制器 |
| 1.2.2 磁悬浮轴承功率放大器 |
| 1.2.3 磁悬浮轴承控制系统 |
| 1.3 课题意义与主要内容安排 |
| 1.3.1 课题研究背景意义 |
| 1.3.2 课题研究内容安排 |
| 第二章 磁悬浮轴承控制系统建模与仿真分析 |
| 2.1 永磁偏置磁悬浮轴承的结构和工作原理 |
| 2.1.1 永磁偏置磁悬浮轴承的结构 |
| 2.1.2 永磁偏置磁悬浮轴承的工作原理 |
| 2.2 集成控制原理分析 |
| 2.3 永磁偏置磁悬浮轴承系统的数学模型 |
| 2.3.1 电磁铁-转子 |
| 2.3.2 传感器 |
| 2.3.3 功率放大器 |
| 2.4 系统控制策略研究与仿真分析 |
| 2.4.1 位置控制仿真 |
| 2.4.2 双向数字功率放大器的仿真 |
| 2.4.2.1 双向数字功率放大器的工作原理 |
| 2.4.2.2 双向数字功率放大器的控制策略 |
| 2.4.2.3 双向数字功率放大器的仿真 |
| 2.4.3 磁悬浮轴承一体化控制系统仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 磁悬浮轴承集成控制器硬件设计 |
| 3.1 磁悬浮轴承集成控制器总体设计方案 |
| 3.2 基于FPGA的磁悬浮轴承集成控制器硬件设计 |
| 3.2.1 主控芯片FPGA的选型 |
| 3.2.2 FPGA外围电路设计 |
| 3.2.3 A/D模块设计 |
| 3.2.4 电源系统设计 |
| 3.2.5 驱动电路设计 |
| 3.3 PCB设计 |
| 3.3.1 层叠结构设计 |
| 3.3.2 电源平面设计 |
| 3.3.3 元器件布局布线 |
| 3.3.4 基于FPGA的磁悬浮轴承控制器的硬件实现 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 磁悬浮轴承控制系统软件实现 |
| 4.1 磁悬浮轴承控制系统软件实现 |
| 4.1.1 磁悬浮轴承控制系统软件设计方案 |
| 4.1.2 FPGA开发平台与开发流程 |
| 4.2 不完全微分PID控制模块 |
| 4.2.1 不完全微分PID控制策略 |
| 4.2.2 不完全微分PID控制的FPGA实现 |
| 4.2.2.1 通过调用浮点运算IP核实现方式 |
| 4.2.2.2 通过移位的方式来实现 |
| 4.3 数字功放控制模块 |
| 4.3.1 电流控制模块 |
| 4.3.2 PWM脉宽调制 |
| 4.4 A/D采样模块 |
| 4.5 时钟管理模块 |
| 4.6 控制系统仿真 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 系统调试与试验研究 |
| 5.1 控制器开发调试工具 |
| 5.2 控制器板级调试 |
| 5.2.1 控制器硬件调试 |
| 5.2.2 控制器软件调试 |
| 5.3 开关功放试验 |
| 5.3.1 双向数字功放的静态性能 |
| 5.3.2 双向数字功放的动态性能 |
| 5.3.3 死区的影响 |
| 5.4 起浮试验 |
| 5.4.1 搭建试验台 |
| 5.4.2 起浮试验 |
| 5.4.3 静态悬浮试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要工作 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 附录 |
| 附录一 不完全微分PID控制程序 |
| 附录二 ADS8364 采样程序 |
（3）单轴磁悬浮系统的变论域模糊PID控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 磁悬浮技术的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文研究内容及章节安排 |
| 2 单轴磁悬浮控制系统总体方案设计 |
| 2.1 电磁场理论 |
| 2.2 电磁系统设计基础 |
| 2.3 磁悬浮系统的组成及工作原理 |
| 2.4 磁悬浮系统模型 |
| 2.5 磁悬浮控制系统组成 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 磁悬浮系统硬件控制设计 |
| 3.1 硬件控制系统组成 |
| 3.2 主控电路设计 |
| 3.2.1 控制器 |
| 3.2.2 晶振电路 |
| 3.2.3 A/D转换电路 |
| 3.2.4 控制器电源设计 |
| 3.3 位移检测 |
| 3.3.1 位移传感器选择 |
| 3.3.2 信号处理 |
| 3.4 D/A转换电路 |
| 3.5 滤波电路 |
| 3.6 功率放大器 |
| 3.6.1 功率放大器的工作特性 |
| 3.6.2 功率放大器的设计 |
| 3.7 本章小节 |
| 4 磁悬浮系统的控制策略 |
| 4.1 基本控制算法的分析 |
| 4.1.1 PID控制策略 |
| 4.1.2 模糊PID控制策略 |
| 4.1.3 仿真分析 |
| 4.2 变论域模糊PID控制器 |
| 4.2.1 伸缩因子的定义 |
| 4.2.2 伸缩因子的选取 |
| 4.2.3 控制器设计 |
| 4.2.4 仿真分析 |
| 4.3 遗传算法对PID参数优化的分析 |
| 4.3.1 遗传算法的实现过程 |
| 4.3.2 遗传算法优化PID参数 |
| 4.3.3 遗传优化后的变论域模糊PID控制器设计 |
| 4.3.4 遗传算法优化PID参数仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 磁悬浮系统实验验证分析 |
| 5.1 DSP开发调试工具 |
| 5.2 DSP调试内容 |
| 5.3 实验验证与结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间所发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）双DSP架构下的磁悬浮轴承集成控制器设计（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承技术的特点及研究现状 |
| 1.1.1 磁悬浮轴承技术的特点 |
| 1.1.2 磁悬浮轴承技术的研究现状 |
| 1.2 磁悬浮轴承控制器的发展现状 |
| 1.3 本文的研究目的及意义 |
| 1.4 论文主要内容安排 |
| 1.5 项目来源 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 磁悬浮轴承的工作原理及数学模型分析 |
| 2.1 磁悬浮轴承系统的组成及其工作原理 |
| 2.2 主动磁悬浮轴承系统模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 双DSP架构下的磁悬浮轴承集成控制器设计 |
| 3.1 磁悬浮轴承集成控制器设计需求分析 |
| 3.2 双DSP运行架构 |
| 3.2.1 控制器的CPU-TMS320F28335 |
| 3.2.2 器件性能对比 |
| 3.2.3 双DSP架构分析与设计 |
| 3.3 DSP外围电路设计 |
| 3.3.1 DSP电源单元设计 |
| 3.3.2 复位电路设计 |
| 3.3.3 时钟发生电路设计 |
| 3.3.4 JTAG下载电路设计 |
| 3.3.5 DSP引导模式电路设计 |
| 3.4 DSP外设模块设计 |
| 3.4.1 GPIO模块设计 |
| 3.4.2 A/D模块设计 |
| 3.4.3 外部接口XINTF模块设计 |
| 3.4.4 PWM模块设计 |
| 3.5 电磁干扰和噪声设计 |
| 3.6 PCB板布局和布线设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 磁悬浮轴承集成控制器软件系统设计 |
| 4.1 磁悬浮轴承集成控制器软件设计需求分析 |
| 4.2 初始化模块 |
| 4.3 数据采集模块 |
| 4.4 双口RAM通讯模块 |
| 4.4.1 中断逻辑 |
| 4.4.2 软件标志 |
| 4.4.3 示忙逻辑 |
| 4.4.4 三种逻辑优缺点分析 |
| 4.5 控制算法模块 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 磁悬浮轴承集成控制器调试与实验结果 |
| 5.1 集成控制器的开发集成环境和调试工具 |
| 5.2 集成控制器调试 |
| 5.2.1 电源单元测试 |
| 5.2.2 复位电路测试 |
| 5.2.3 时钟模块测试 |
| 5.2.4 双口RAM通讯模块测试 |
| 5.2.5 集成控制器实时性测试 |
| 5.3 磁悬浮轴承数字控制系统联合调试 |
| 5.3.1 驱动信号测试 |
| 5.3.2电流纹波实验 |
| 5.3.3电流跟随实验 |
| 5.3.4静态悬浮调试实验 |
| 5.3.5转动实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的科研成果 |
| 攻读硕士期间参与的科研项目 |
（5）基于特征模型的磁轴承交叉反馈控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 注释表 |
| 缩略语 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 陀螺效应抑制的主要控制算法研究现状 |
| 1.3 基于特征模型的交叉反馈控制综述 |
| 1.4 论文章节安排 |
| 第二章 主动磁悬浮转子的系统结构与刚性模型 |
| 2.1 主动磁悬浮轴承的工作原理介绍 |
| 2.2 磁悬浮轴承结构简介 |
| 2.2.1 磁悬浮轴承的总体结构 |
| 2.2.2 转子—电磁铁结构和实物图 |
| 2.3 磁悬浮转子系统数学模型 |
| 2.3.1 单自由度动力学模型 |
| 2.3.2 五自由度磁轴承转子动力学模型和状态方程 |
| 2.3.3 转子自由支撑的模态分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于特征模型的交叉反馈控制的可行性分析 |
| 3.1 特征模型 |
| 3.1.1 特征建模原理 |
| 3.2 特征模型的获取与应用 |
| 3.2.1 特征模型的获取 |
| 3.2.2 基于特征模型的全系数自适应控制 |
| 3.3 基于特征模型的交叉反馈控制 |
| 3.3.1 传统的交叉反馈控制 |
| 3.3.2 基于特征模型的交叉反馈控制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于特征模型的交叉反馈控制的仿真与分析 |
| 4.1 基于特征模型的交叉反馈控制仿真平台的搭建 |
| 4.1.1 单自由度特征模型控制系统的仿真平台搭建 |
| 4.1.2 基于特征模型的交叉反馈控制系统的仿真平台搭建 |
| 4.2 系统仿真性能的分析 |
| 4.2.1 单自由度系统仿真性能分析 |
| 4.2.2 基于特征模型的交叉反馈系统性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于特征模型的交叉反馈控制的磁悬浮系统实验研究 |
| 5.1 控制系统软硬件实现 |
| 5.1.1 基于特征模型的交叉反馈控制算法的硬件实现 |
| 5.1.2 基于特征模型的交叉反馈控制算法的软件实现 |
| 5.2 实验研究 |
| 5.2.1 转子转速采集 |
| 5.2.2 转子起浮实验 |
| 5.2.3 高速旋转实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表(录用)论文情况 |
（6）磁悬浮轴承测控系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 磁悬浮轴承技术背景 |
| 1.2 磁悬浮轴承测控系统 |
| 1.2.1 传感器 |
| 1.2.2 控制器 |
| 1.2.3 功率放大器 |
| 1.3 论文的主要内容和贡献 |
| 1.3.1 论文的研究内容 |
| 1.3.2 论文的主要贡献 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 第2章 横向磁通位移传感器理论与设计仿真 |
| 2.1 传统电涡流传感器的工作原理 |
| 2.2 横向磁通传感器的工作原理 |
| 2.3 横向磁通传感器有限元建模基础 |
| 2.3.1 仿真理论与软件介绍 |
| 2.3.2 模型验证与简化 |
| 2.3.3 横向磁通传感器的示例仿真模型 |
| 2.4 横向磁通传感器仿真分析 |
| 2.4.1 激励频率 |
| 2.4.2 转子位移 |
| 2.4.3 铜箔走线的宽度、间距、厚度 |
| 2.4.4 激励线圈的匝数 |
| 2.4.5 感应线圈的匝数 |
| 2.4.6 电路板层数 |
| 2.4.7 电路板层间距 |
| 2.4.8 转子的移动间隙及转子直径 |
| 2.4.9 转子材料 |
| 2.4.10 设计规律总结 |
| 2.5 优化的横向磁通传感器模型实例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 横向磁通传感器的电路设计与实验 |
| 3.1 横向磁通传感器的电路设计 |
| 3.1.1 驱动电路设计 |
| 3.1.2 探头电路设计 |
| 3.1.3 信号调理电路设计 |
| 3.1.4 集成式的横向磁通传感器电路设计 |
| 3.2 横向磁通传感器实验 |
| 3.2.1 实验平台 |
| 3.2.2 静态特性测试 |
| 3.2.3 实验值与理论值对比 |
| 3.2.4 国内外同类传感器对比 |
| 3.2.5 整机实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 多核架构数字控制平台的设计 |
| 4.1 磁悬浮轴承数字控制平台设计 |
| 4.2 磁悬浮轴承数字控制平台硬件设计 |
| 4.3 磁悬浮轴承数字控制平台软件开发 |
| 4.3.1 FPGA数字逻辑开发 |
| 4.3.2 OMAP-L138 双核程序开发 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 三电平开关功率放大器的设计 |
| 5.1 三电平开关功率放大器原理 |
| 5.2 三电平开关功率放大器硬件设计 |
| 5.2.1 母板硬件设计 |
| 5.2.2 子板硬件设计 |
| 5.3 三电平开关功率放大器逻辑开发 |
| 5.4 三电平开关功率放大器实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 磁悬浮轴承测控系统综合实验 |
| 6.1 实验平台 |
| 6.2 高速旋转实验 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与工作展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）基于自抗扰理论的磁悬浮轴承控制系统设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略语 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承介绍 |
| 1.2 磁悬浮轴承的控制算法研究现状 |
| 1.3 自抗扰控制技术综述 |
| 1.4 课题研究意义及论文内容 |
| 1.4.1 课题研究背景及意义 |
| 1.4.2 本文主要内容 |
| 第二章 磁悬浮轴承系统结构及数学模型 |
| 2.1 磁悬浮轴承基本工作原理 |
| 2.2 磁悬浮轴承的结构 |
| 2.2.1 五自由度磁悬浮轴承的整体结构 |
| 2.2.2 转子、电磁铁参数 |
| 2.3 系统模型研究 |
| 2.3.1 轴承—转子 |
| 2.3.2 传感器模型 |
| 2.3.3 功率放大器模型 |
| 2.3.4 磁悬浮轴承系统数学模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 磁悬浮轴承系统的线性自抗扰控制器设计 |
| 3.1 自抗扰控制基本原理 |
| 3.1.1 非线性跟踪微分器 |
| 3.1.2 扩张状态观测器 |
| 3.1.3 非线性状态误差反馈律 |
| 3.1.4 扰动补偿 |
| 3.1.5 自抗扰控制器 |
| 3.2 线性自抗扰控制器原理 |
| 3.3 磁悬浮轴承线性自抗扰控制器设计 |
| 3.3.1 磁悬浮轴承线性扩张状态观测器的建立 |
| 3.3.2 线性状态误差反馈律 |
| 3.3.3 扰动补偿 |
| 3.3.4 磁悬浮轴承线性自抗扰控制器 |
| 3.4 磁悬浮轴承LESO模型稳定性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 磁悬浮轴承线性自抗扰控制器参数整定与仿真 |
| 4.1 线性自抗扰控制器参数整定 |
| 4.1.1 线性扩张状态观测器参数整定 |
| 4.1.2 线性误差反馈律参数整定 |
| 4.1.3 扰动补偿系数整定 |
| 4.2 线性自抗扰磁悬浮轴承控制系统仿真 |
| 4.2.1 建立仿真模型 |
| 4.2.2 仿真条件与性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 磁悬浮轴承控制系统的软硬件平台设计及试验研究 |
| 5.1 磁悬浮轴承数字控制器的硬件设计 |
| 5.1.1 数字控制系统硬件总体设计 |
| 5.1.2 主控芯片DSP的选择与设计 |
| 5.1.3 A/D模块设计 |
| 5.1.4 D/A模块设计 |
| 5.1.5 电源模块设计 |
| 5.1.6 串行通讯接口设计 |
| 5.1.7 参数调节模块设计 |
| 5.1.8 基于F28335 DSP磁悬浮轴承数字控制板的实现 |
| 5.2 磁悬浮轴承数字控制器软件设计 |
| 5.2.1 数字控制器软件总体设计方案 |
| 5.2.2 磁悬浮轴承线性自抗扰控制器软件实现 |
| 5.3 系统软硬件调试 |
| 5.3.1 输入输出模块调试 |
| 5.3.2 线性扩张状态观测器程序调试 |
| 5.4 试验研究 |
| 5.4.1 磁悬浮轴承系统试验台的搭建 |
| 5.4.2 转子起浮试验 |
| 5.4.3 静态悬浮试验 |
| 5.4.4 施加各种扰动试验 |
| 5.4.5 高速旋转试验 |
| 5.4.6 三支承磁悬浮轴承系统旋转试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要工作 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表(录用)论文情况 |
（8）基于DSP的立式磁浮轴承控制系统设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 电磁轴承技术的应用 |
| 1.3 磁浮轴承国内外研究现状及趋势 |
| 1.3.1 国外磁悬浮轴承研究现状 |
| 1.3.2 国内磁悬浮轴承研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 立式磁浮轴承控制模型分析 |
| 2.1 典型磁悬浮轴承系统组成及工作原理 |
| 2.2 立式磁浮轴承试验台及控制模型 |
| 2.3 总结 |
| 3 开关型功率放大器设计 |
| 3.1 OPA548模拟型功率放大器设计 |
| 3.2 开关型功率放大器设计 |
| 3.2.1 开关型功率放大器拓扑 |
| 3.2.2 两/三电平控制研究 |
| 3.2.3 开关型功率放大器纹波分析 |
| 3.2.4 开关型功率放大器仿真 |
| 3.3 三电平功率放大器硬件设计 |
| 3.3.1 电流检测电路的硬件设计 |
| 3.3.2 MOSFET管选择及驱动电路设计 |
| 3.3.3 IR2110自举驱动电路设计 |
| 3.3.4 PWM移相设计 |
| 3.4 总结 |
| 4 磁浮轴承数字控制系统设计 |
| 4.1 磁浮轴承数字控制系统结构 |
| 4.2 主控系统DSP硬件设计 |
| 4.3 位移传感器选型及信号调理电路设计 |
| 4.4 ADC采样 |
| 4.5 数字PID算法 |
| 4.6 DAC7724数模转换器硬件设计 |
| 4.6.1 DAC7724在DSP中地址空间分配 |
| 4.6.2 DAC7724设计的细节 |
| 4.6.3 DAC输出测试 |
| 4.7 总结 |
| 5 控制系统辅助电源设计 |
| 5.1 UC3842反激开关电源的设计 |
| 5.2 高频变压器设计及心得 |
| 5.3 Saber仿真建模与结果分析 |
| 5.4 硬件测试与分析 |
| 5.4.1 输出特性测试 |
| 5.4.2 输出纹波测试 |
| 5.4.3 负载调整率测试 |
| 5.5 总结 |
| 6 磁浮轴承系统实验及结果分析 |
| 6.1 三电平开关型功率放大器测试及结果分析 |
| 6.1.1 正弦信号响应 |
| 6.1.2 阶跃响应测试 |
| 6.2 立式磁浮轴承控制系统测试及结果分析 |
| 6.2.1 转子静止定位控制实验 |
| 6.2.2 转子旋转定位控制实验 |
| 6.3 总结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 工作的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）主动磁轴承外扰振动的模糊PID控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承技术综述 |
| 1.2 磁悬浮轴承技术的应用背景 |
| 1.3 磁悬浮轴承的发展趋势 |
| 1.4 磁悬浮轴承控制技术的研究现状 |
| 1.4.1 磁悬浮控制系统的硬件 |
| 1.4.2 磁悬浮数字控制系统的控制策略 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 2 磁悬浮系统的分析与建模 |
| 2.1 磁悬浮系统的基本结构 |
| 2.2 磁悬浮轴承的工作原理 |
| 2.3 磁悬浮系统转子的数学模型 |
| 2.3.1 非线性系统线性化 |
| 2.3.2 四自由度磁悬浮轴承转子的数学模型 |
| 2.3.3 开环阶跃响应分析及根轨迹分析 |
| 2.4 基于传统PID控制的单自由度的磁悬浮轴承系统仿真 |
| 2.4.1 传统PID控制方法 |
| 2.4.2 传统PID控制方式的仿真结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于DSP2812的磁悬浮轴承数字控制系统 |
| 3.1 磁悬浮轴承数字控制系统总体设计方案 |
| 3.2 数字控制器芯片的选型 |
| 3.2.1 DSP芯片简介及发展 |
| 3.2.2 TMS320F2812 DSP与其它控制芯片的性能比较 |
| 3.2.3 TMS320F2812的特点 |
| 3.2.4 TMS320F2812的内部结构及组成 |
| 3.3 位移传感器 |
| 3.4 A/D转换器 |
| 3.5 基于MAX5307的多回路测控系统 |
| 3.6 磁悬浮轴承转子状态实时监测系统 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 磁悬浮系统的参数自整定模糊PID控制 |
| 4.1 模糊控制原理及简介 |
| 4.2 参数自整定模糊PID控制器结构 |
| 4.2.1 参数自整定模糊PID控制器原理 |
| 4.2.2 参数自整定模糊PID控制器结构选择 |
| 4.2.3 参数自整定模糊PID控制器模糊规则制定 |
| 4.3 Matlab/Simulink下建模及仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 系统调试及实验结果 |
| 5.1 磁悬浮轴承数字控制系统的开发及调试 |
| 5.1.1 CCS3.3集成开发环境 |
| 5.1.2 SEED-XDS510PLUS仿真器 |
| 5.2 F2812DSP程序设计 |
| 5.2.1 F2812DSP程序设计特点 |
| 5.2.2 F2812DSP浮点运算的实现 |
| 5.2.3 TMS320C280X IQmath函数库的使用 |
| 5.3 磁悬浮轴承系统数字控制器软件实现 |
| 5.4 控制方法的实现 |
| 5.4.1 PID控制方法数字化的实现 |
| 5.4.2 参数自整定模糊PID控制方法的实现 |
| 5.5 实验结果 |
| 5.5.1 静态悬浮实验 |
| 5.5.2 负载实验 |
| 5.5.3 大冲击干扰实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 对本研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）基于DSP平台的磁悬浮轴承数字控制系统（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承的应用和发展概述 |
| 1.1.1 磁悬浮轴承技术 |
| 1.1.2 磁悬浮轴承的应用 |
| 1.1.3 磁悬浮轴承的发展概述 |
| 1.2 磁悬浮轴承控制技术的研究现状 |
| 1.2.1 模拟控制与数字控制 |
| 1.2.2 磁悬浮轴承控制算法 |
| 1.2.3 误差补偿控制 |
| 1.3 论文工作与内容安排 |
| 1.3.1 论文主要工作 |
| 1.3.2 论文内容安排 |
| 第2章 磁悬浮轴承电主轴控制系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 磁悬浮轴承磨床电主轴的结构和参数 |
| 2.3 数字鲁棒控制系统硬件研究 |
| 2.3.1 总体结构 |
| 2.3.2 DSP平台的选择 |
| 2.3.3 A/D转换器 |
| 2.3.4 功率放大器 |
| 2.4 电主轴状态监测系统 |
| 2.4.1 硬件构成 |
| 2.4.2 软件设计 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 H∞鲁棒控制器设计研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 磁悬浮轴承电主轴建模 |
| 3.2.1 转子动力学模型 |
| 3.2.2 位移传感器特性与建模 |
| 3.2.3 功率放大器模型 |
| 3.3 磁悬浮轴承参数不确定H∞控制 |
| 3.3.1 模型的不确定性 |
| 3.3.2 磁悬浮轴承系统参数不确定性的表示 |
| 3.3.3 磁悬浮轴承系统非参数不确定性的智能辨识 |
| 3.4 H∞鲁棒控制器设计 |
| 3.4.1 参数不确定H∞控制器设计 |
| 3.4.2 非参数不确定性H∞控制器设计 |
| 3.4.3 两种控制器的效果比较 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 数字控制时延补偿算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数字控制时延分析 |
| 4.2.1 时延组成 |
| 4.2.2 时延对磁悬浮轴承控制系统的影响分析 |
| 4.2.3 时延的测定 |
| 4.3 数字控制时延的补偿 |
| 4.3.1 时延补偿算法原理 |
| 4.3.2 时延补偿系数的修正 |
| 4.4 实验结果 |
| 4.4.1 时延影响测试 |
| 4.4.2 时延补偿实验 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 基于温升检测的转子位姿误差补偿控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 温升检测系统 |
| 5.2.1 温度信号采集 |
| 5.2.2 位移信号采集 |
| 5.3 温升与转子位姿的相关数学模型分析 |
| 5.3.1 转子位姿的温升误差分析 |
| 5.3.2 转子温升坐标变换的推导 |
| 5.3.3 温升-位姿神经网络模型 |
| 5.4 转子位姿补偿控制 |
| 5.4.1 神经网络模型的硬件实现 |
| 5.4.2 位姿误差补偿的实现 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 磁悬浮轴承电主轴控制系统实验研究 |
| 6.1 系统实验平台 |
| 6.2 静态悬浮实验 |
| 6.3 转子旋转实验 |
| 6.4 磨削实验 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 有待研究的问题 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 外文论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统设计（论文参考文献）
- [1]磁悬浮轴承控制策略研究[D]. 陈嘉鑫. 扬州大学, 2021(08)
- [2]基于FPGA的磁悬浮轴承一体化控制系统研究[D]. 汤佳. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [3]单轴磁悬浮系统的变论域模糊PID控制[D]. 孙志瑞. 中北大学, 2020(02)
- [4]双DSP架构下的磁悬浮轴承集成控制器设计[D]. 梁典. 武汉理工大学, 2019(07)
- [5]基于特征模型的磁轴承交叉反馈控制研究[D]. 江绪鑫. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [6]磁悬浮轴承测控系统研究[D]. 薛莲晓. 清华大学, 2018(04)
- [7]基于自抗扰理论的磁悬浮轴承控制系统设计与研究[D]. 郭凯旋. 南京航空航天大学, 2017(03)
- [8]基于DSP的立式磁浮轴承控制系统设计[D]. 纪明明. 北京交通大学, 2016(07)
- [9]主动磁轴承外扰振动的模糊PID控制[D]. 时浩浩. 北方工业大学, 2014(09)
- [10]基于DSP平台的磁悬浮轴承数字控制系统[D]. 卞斌. 山东大学, 2012(12)