一、用DSP开发的单自由度磁浮主轴数字控制系统（论文文献综述）
邱振兴[1]（2010）在《主动磁悬浮轴承的PID控制研究》文中研究指明磁悬浮轴承系统是一个复杂的机电一体化系统,其涉及的学科门类众多,主要包括机械工程、力学、电气工程、电子学、控制工程、计算机科学以及转子动力学。相对于传统的接触式轴承,磁悬浮轴承具有许多优点,由于其不存在机械接触,因而不存在摩擦磨损、不会产生摩擦热量、不需要润滑,可以工作在高温环境,可以达到很高的转速并有很长的使用寿命,这一系列优点使得磁悬浮轴承有着广阔的应用前程,在各种旋转机械中采用磁悬浮轴承取代传统的机械轴承能使整体性能得到明显的改善除民用工业之外,磁悬浮轴承在军工和空间技术领域也有着特别重要的应用,比如在超低温泵、新一代战机中的高温燃气轮机、微尺度机械加工、空间陀螺、储能飞轮、导弹发射装置等机械电子装备都有着磁悬浮轴承的应用。因而对于磁悬浮轴承的研究具有重要的意义。本文研究的方向主要是磁悬浮轴承的控制,针对磁悬浮轴承系统的结构框架及其工作原理,根据麦克斯韦电磁场基本理论、首先对轴承转子进行了受力分析,推导出了其所受电磁力的表达式,在此基础上建立了单自由度的数学模型。根据模型得出了磁悬浮轴承转子的动力学方程,进而推导出了系统的传递函数,利用经典的控制理论—PID控制方法在MATLAB环境下对模型进行了仿真实验,得出了系统参数对控制性能的影响结果,在模型的最初建立中进行了可行的线性化处理,得到了比较理想的控制效果的情况下,考虑进了非线性化因素,并对非线性因素对磁悬浮轴承各方面动态性能的影响进行了探讨,主要包括对轴承最大承载力的讨论。本文未对控制系统进行硬件设计,但结论对于实际控制器的设计以及对实际参数的整定和调试具有一定的参考意义。
常肖[2]（2010）在《磁悬浮轴承数字功放的研究及热管技术在功放中的应用》文中提出本文主要研究磁悬浮轴承系统的数字开关功率放大器,将模拟开关功率放大器中的PI调节、PWM波产生等功能用DSP和FPGA来实现,采用TI公司的DSP芯片TMS320F28335作为三电平功率放大器的主控芯片,研制了一款基于DSP和FPGA相结合的三电平PWM型磁悬浮轴承数字功率放大器,包括硬件电路、数字PI调节器、驱动信号PWM波的产生、FPGA芯片中驱动信号PWM波的移相程序等。同时针对磁悬浮轴承功率放大器的散热系统,将热管技术应用到其中,并研制了一款基于热管的IGBT散热器。对所研制的数字功率放大器进行了性能测试,并将其应用到五自由度磁悬浮轴承试验台上,进行了转子的静态悬浮及高速旋转试验,实现了转子的稳定悬浮,并且转子五个自由度的位移振动峰峰值都小于10μm,转子在4800r/min转速下旋转时,磁悬浮轴承转子的径向振动峰峰值均小于20μm,轴向振动峰峰值小于10μm。五自由度热管散热器的体积仅为课题组原有铝制散热器体积的46.7%,将磁悬浮轴承转子五自由度同时悬浮时,悬浮时间为120分钟,基于热管散热器的IGBT温度相比使用原有铝制散热器的IGBT温度下降了2℃。试验表明:采用数字化设计方法,能够优化磁悬浮轴承功率放大器的性能,且具有体积小,程序可移植性强等优点。基于热管技术的散热器具有散热效果好,控制箱体积和重量减小以及绿色环保等优点。
邬清海[3]（2009）在《交流磁轴承电主轴系统优化设计与试验研究》文中指出磁轴承具有无摩擦磨损、无需润滑、转速高、精度高、寿命长等许多突出优点,在高速机床电主轴系统中具有潜在应用前景。磁轴承从根本上改变了传统的支承方式,为高速电主轴系统技术水平的提高创造了有利条件。由于目前国内外对磁轴承的研究多为主动的直流控制式磁轴承,而直流功放相对于逆变器成本较高。根据无轴承电机的原理,本课题组研究设计了新型的交流二自由度混合磁轴承和集径向、轴向控制于一体的交直流三自由度混合磁轴承,均采用交流功率逆变器提供径向控制电流。本论文工作是在国家自然科学基金项目“交流混合磁轴承支承高速机床电主轴系统研究”（50575099）和国家高新技术研究发展计划（863计划）项目“基于无轴承永磁同步电机的机器人伺服驱动系统”（2007AA04Z213）的联合资助下开展的。论文在研究五自由度交流混合磁轴承支承高速电主轴的整体结构的基础上,设计并优化了交流二自由度混合磁轴承和交直流三自由度混合磁轴承的机械结构和磁路结构;构建了五自由度交流混合磁轴承支承高速电主轴的数字控制系统;对高速机床电主轴的五自由度悬浮支承技术进行了基础理论和典型试验研究,具体研究内容如下:1.介绍了交流混合磁轴承系统的工作原理;在分析了几种典型磁轴承的结构和工作原理的基础上,阐述了交流混合磁轴承参数设计方法和步骤;设计了2种五自由度交流混合磁轴承支承的高速电主轴的机械结构。2.分别对用于高速电主轴悬浮支承的交流二自由度混合磁轴承和交直流三自由度混合磁轴承进行了结构设计和优化,采用等效磁路法对2种磁轴承的磁路进行了推算,导出了悬浮力计算公式及数学模型。依据数学模型,分别提出了交流二自由度混合磁轴承和交直流三自由度混合磁轴承的控制策略,给出了相关设计参数。采用仿真软件MATLAB对各自悬浮力的非线性和交叉耦合性特性进行了仿真分析;采用有限元分析软件ANSOFT对轴承的机械结构和磁路结构进行了计算分析,验证了结构设计的合理性和可行性。3.采用TI公司的TMS320F2812 DSP芯片作为五自由度交流混合磁轴承系统的数字控制器,设计了五自由度交流混合磁轴承的数字控制系统,研制了位移接口电路、DSP开发板、功率驱动电路等硬件电路;设计了相关软件,给出了相关的程序流程图。4.以交流二自由度混合磁轴承为研究对象,对五自由度交流混合磁轴承支承高速电主轴系统进行了典型试验研究,给出了试验调试的方法和步骤,开发设计了基于可视化窗口的VB调试界面;分别进行了起浮试验、稳定悬浮试验、抗干扰试验等;给出了相关的位移波形图和电流波形图,并对试验结果进行了分析,给出了试验结论,验证了理论的正确性。理论研究与实验结果表明:本论文设计的用于高速机床电主轴悬浮支承的五自由度交流混合磁轴承系统,结构设计合理、参数设计正确,构建的数字控制系统控制性能良好。
梁立超[4]（2007）在《基于非线性PID算法的磁浮轴承电控系统研究》文中研究说明电磁轴承是一种高新技术，是利用电磁力将转子无接触地悬浮起来的支撑部件，其研究涉及到电磁学、控制理论、机械学、转子动力学、计算机科学等众多领域。因具有传统轴承无法比拟的优点，所以在高速旋转机械领域得到了广泛的应用。论文首先介绍了磁浮轴承的特点、国内外的发展状况及其发展趋势，并指出了磁浮轴承在研究与应用中仍存在的一些难题。接着以立式电磁轴承为研究对象介绍了各部分的组成及原理，并推导出了电磁轴承单自由度的数学模型。然后，论文就电磁轴承中功放环节和控制器环节两个主要部分进行了设计。在功放设计中，比较了目前开关功放各种调制技术的优缺点，从而选用了采样一保持型的调制技术，并详细阐述了功放电路各个部分的设计方法和过程；在控制器设计中，在传统PID控制算法的基础之上提出了一种非线性补偿型的PID控制算法。利用MATLAB仿真分析，验证了电磁轴承轴向系统的在非线性PID控制下的响应比PID控制更优，从理论上实现了磁悬浮系统的稳定控制。最后进行了基于DSP的磁浮轴承数字控制系统的软硬件设计。实验实现了电磁轴承转子的单自由度悬浮，结果证明本设计在一定程度上的合理性。
钟毅[5]（2007）在《磁悬浮嵌入式控制系统基础理论和关键技术研究》文中指出磁力轴承是用电磁力使电机转子悬浮于空间之中，从而实现转子于定子之间无机械接触的新型轴承。本论文对国内外磁悬浮主轴系统的控制技术进行了综述，建立了磁悬浮主轴系统的力学和电学数学模型，设计和实现了磁悬浮全数字硬软件控制系统，并对磁悬浮主轴的控制过程进行了深入分析。根据磁悬浮系统的特殊要求和实际情况，将磁悬浮控制系统与嵌入式控制技术相结合，对系统硬件及软件结构进行重新整合和调整，以达到最好的控制效果和最佳的系统稳定性，并对相关理论算法和系统优化进行测试实验和仿真。结合磁悬浮主轴控制系统的非线性特点，对相关位置控制算法进行分析，特别对磁悬浮变步长PID控制理论、非线性反演自适应控制理论、单神经元控制理论进行数学建模和仿真研究。从硬件和软件两个方面实现了磁悬浮全数字化控制系统，实现了全数字PWM恒流控制算法。通过DSP所特有的PWM数字信号发生器，完成10路独立数字功放的信号输出，并结合改进型PID控制算法实现恒流控制效果。最后通过设计的硬件和软件平台对磁悬浮相关控制理论进行深入研究，将改进控制技术与传统控制手段进行实验比较和分析，从而得出相应的技术改进方案。在磁悬浮全数字控制硬件平台上，采用不同的控制软件设计方案：实现前后台的软件设计，给出程序的主要流程；引入C／C++软件框架式编程思想，以uC／OSⅡ嵌入式实时操作系统作为控制软件基础，完成磁悬浮轴承实时控制系统的控制模块的建立、任务的优先级分配以及各种功能的实时调度，双处理通讯和故障诊断等工作。通过建立的磁轴承硬件系统及试验台，将以上的理论研究和分析进行了静态、动态单自由度和多自由度实验，得到了较为满意的实验结果。
黄峰[6]（2007）在《二自由度交流混合磁轴承结构与控制研究》文中进行了进一步梳理磁轴承具有功耗低、无摩擦磨损、无需润滑和密封、高速度、高精度、寿命长等一系列优点，具有对转子主动控制能力，在各类悬浮支承领域具有潜在的应用前景。本课题研究一种新型的五自由度磁悬浮电主轴系统，具体由一个交流二自由度混合磁轴承，一个交直流三自由度混合磁轴承和高速电机等构成，目标是研制出一种结构紧凑，整体体积小，制造与运行成本低，并可应用于工业领域的新型磁悬浮电主轴系统。本论文在国家自然科学基金（50575099）的资助下，围绕交流混合磁轴承结构、数学模型及控制等开展了深入研究。具体内容如下：首先，根据磁轴承转子系统的特点，介绍了磁轴承与控制器的设计方法，列出了系统的主要技术指标，并针对可控二自由度混合磁轴承进行了具体研究，给出了几种典型磁轴承的机械结构，比较了它们的优点，为后续工作的开展奠定了基础。其次，针对二自由度磁轴承，分别设计了直流和交流二种新颖的磁轴承。采用等效磁路法对该磁轴承的磁路进行了计算，推导出径向悬浮力公式；再依据悬浮力的线性化数学模型给出了机械与电气参数设计方法；接着采用有限元分析ANSOFT软件对样机的磁路进行了仿真分析，仿真结果验证了理论设计的合理性。再次，依据转子的运动方程，建立了径向四自由度转子系统的状态方程，结合控制策略、各项传递函数，建立了控制系统，并在Matlab软件平台上建立了仿真模型，通过仿真验证了该控制系统具有较好的性能。最后，基于CRPWM三相逆变器功放电路，采用TMS320F2812 DSP构建了数字控制系统的硬件，开发了数字控制系统的相关软件，给出了各个功能模块的流程图。并以二自由度交流磁轴承数字实验系统进行实验验证，给出了相关实验结果，为进一步开展各项参数调试与功能测试奠定了实验条件。
郑思铭[7]（2007）在《径向主动式电磁轴承及其数字控制系统的研究》文中研究指明电磁轴承是一种利用磁场力将转子稳定悬浮在空中的一种新型机电产品，它具有无摩擦、无润滑、允许转速高、动态特性可调整等优点，越来越受到科技界和企业界的重视。电磁轴承的应用是一种高新技术，涉及到电磁学、机械学、转子动力学、控制理论和计算机科学等众多领域。本文分析了电磁轴承的工作原理，其中检测部分采用无传感器转子位移自检测模式，这样既减少了成本，也优化了控制性能，是未来的发展方向之一。之后推导了单自由度情况下电磁力与转子位移之间的关系，建立了其数学模型。对此模型分别采用传统的PID控制和改进的控制方法，在Matlab平台上进行仿真，并对二者的仿真结果进行了分析。比较发现，改进后的控制由于结合了模糊控制和PID控制，能使系统响应的超调量减小，反应时间加快，而且可对参数进行自适应调整，对电磁轴承等非线性系统有非常好的控制效果。在硬件仿真方面，首先由模拟对象电路板将被控电磁轴承转换为相应的模拟对象，再用控制器电路板对其进行控制，两块电路板均采用了C8051F120芯片，最后将控制结果输入到上位机进行观察。发现控制效果与Matlab的仿真效果相近，可以满足磁悬浮轴承的性能要求。
张建生[8]（2006）在《磁悬浮支承系统中数控技术及功率放大器的应用研究》文中提出本文主要研究磁悬浮支承系统功率放大器，包括其原理、特点、设计方法及应用技术，特别是专门应用于高档数控机床的运动机构，如高速高精度机床电主轴（旋转支承）及高速高精度平台（机床导轨）（平动支承）中的功率放大器。对于一个主动磁悬浮支承（轴承）系统而言，其中的核心理论和技术是主动磁悬浮理论及其支承技术，就其硬件部分来讲，主要由四大方面组成：位置传感与检测、信号控制与调节、电源与功率放大以及轴承与转子。本文在对当前磁悬浮支承（轴承）系统中的控制器技术及理论进行讨论的前提下，重点针对功率放大部分存在的问题和不足进行分析研究，并在此基础上提出相应的解决思路，同时，完成了切实可行的设计方案，包括采用线性器件构建的磁悬浮支承平台系统用的模拟功率放大器、采用开关器件构建的磁悬浮支承电主轴系统用的开关功率放大器；并对可能由于磁悬浮支承部件材料的B—H磁化曲线引起的电磁力非线性影响进行了分析讨论，提出了一种以克服这种非线性影响为目的的智能化功率放大器的构想，并讨论了其实现的可行性。论文主要以国家863计划项目“高档数控机床中的磁悬浮支承技术”（课题编号：2001AA423310）为依托，以其研究内容为本文的主要工作背景，以相关的理论分析及其实验数据为依据进行撰写，其中部分问题的提出则与国家自然科学基金项目“磁轴承智能化的机理及关键技术研究”（项目资助号：50475181）有一定的相关性。在磁悬浮支承系统中，稳定的悬浮（支承）力是依靠调整支承体（通常为电磁铁，在旋转机械中则称为轴承）激磁线圈中的电流来达到的，其中功率放大器的性能与支承系统的控制精度和技术指标密切相关。被支承体（在旋转机械中通常称为转子）与支承体之间的间隙是随着被支承体的高速运动而时刻发生着变化，需要实时地根据被支承体的位置情况对激磁线圈中的电流进行调整，达到稳定悬浮及可靠工作的目的。因此，主动磁悬浮支承系统中的控制器研究一度成为研究者关注的焦点之一。随着研究工作向实际应用方面的转变，功率放大器及其性能的优劣正在逐步成为应用者不得不关注的核心技术之一，也是决定磁悬浮支承系统性能的一个关键部件。目前在磁悬浮支承系统中流行的功率放大器主要有两大类：线性功放和开关功放。但由于两者的各自特点，在应用中应当说是各有利弊。另外，功率放大器输出通常采用差动式结构，以克服电磁力与线圈中电流之间的非线性影响。但磁性材料B—H曲线的非线性因素，在功率放大器做差动式输出时，也有可能会引起电磁铁吸力的不对称现象，给实际应用带来不利的影响，如控制电流的动态范围是否会减小等，因此，本文拟对磁性材料的B—H曲线的非线性影响做一定的分析和研究，以期找出解决的方法来尽可能满足主动磁悬浮支承技术在数控机床中应用的要求。本文首先分析研究了磁悬浮支承系统的基本工作原理，并在此基础上，分析和讨论了磁悬浮支承系统对功率放大器的要求，提出了适合不同类型磁悬浮支承系统的功率放大器设计方案。本文还分析、研究和实施了可用于旋转支承（电主轴）及平移支承（导轨或平台）的线性功率放大器。同时，分析、研究并实施了可用于旋转支承的开关功率放大器。其后，针对实验中发现的问题，总结和分析后，提出了一种智能型非线性增益开关功率放大器（简称非线性功放）的构想，以期专门针对磁性材料的非线性问题，从而解决磁悬浮系统中难于解决的关键问题——非线性影响问题。非线性功放的主要特征是在特殊设计的程序控制下能够实现“根据磁性材料的非线性特性自动调整功放的增益”的作用，从而消除系统中这方面的非线性的影响。本文的主要工作及贡献在于：以863计划项目的研究内容为目标，完成适用于相关样机的磁悬浮支承系统的功率放大器的分析、研究、设计和调试工作，并建立了相关的分析和设计理论和方法；提出了一种新颖的非线性功放的设计思想，期望这种功率放大器具有一定智能化，可对磁悬浮支承系统中由于铁磁材料引起的非线性问题进行有效补偿，其构思对实现其他类似系统的智能化有一定的借鉴和参考作用。
吴国庆[9]（2006）在《用于数控机床的磁悬浮支承系统及其控制技术》文中研究说明磁悬浮技术是利用磁场力将物体悬浮于空间，使其与其它物体没有直接机械接触的一种新型支承技术。由于它具有无摩擦、无磨损、无污染、低噪声以及寿命长等优点，因此在交通、航空航天、机械加工、能源、化工等工业及高科技领域有着广泛的应用前景。尤其是在高档数控机床中要实现高精度、高速度的旋转和直线运动，磁悬浮支承应当是理想的选择之一。本文的主要工作和目标是研究可用于高档数控机床的高速、高精度运动机构中的磁悬浮支承技术，其中包括磁悬浮轴承支承的高速高精度机床电主轴系统（旋转支承）和磁悬浮导轨支承的高速高精度机床平台系统（平动支承）。本文系统地综述了国内外磁悬浮支承技术的发展概况、发展趋势，以及本课题研究的现实意义、重要性和可行性；建立了磁悬浮轴承（简称磁轴承）与磁悬浮平台的数学模型)，并考虑了多自由度系统陀螺力矩耦合问题，以863项目完成的磁悬浮支承电主轴和磁悬浮支承平台为研究对象，计算分析了陀螺效应系数：利用ANSYS软件对上述磁悬浮支承电主轴的磁场分布情况进行模拟分析，研究电磁径向轴承和推力轴承磁场形成规律和漏磁现象，并找出系统磁场分布的变化规律和影响因素，为电磁轴承结构优化设计和控制电流方向的选择提供理论参考：分析研究了电磁推力轴承和径向轴承的位置刚度系数、电流刚度系数随悬浮体（推力盘和转子）的偏移量和控制电流变化而变化的规律，为电磁轴承控制系统的设计和智能磁力轴承的实现提供依据；按控制系统的硬件要求及时序配合要求，构造以数字信号处理器为核心的数据采集、控制及功率输出的硬件系统；为降低成本和提高可靠性以及实现智能控制，研制磁悬浮支承系统的专用控制芯片；探索磁悬浮支承系统实现智能化的途径，研究其设计过程和应用过程的关键技术。在实验方面，在上述研究结果的基础上，研制完成了相应的传感器变换电路、数字控制调节器、开关功率放大器及必要的机械装置，构建一个5自由度磁悬浮支承电主轴和一个6自由度磁悬浮支承平台（模拟机床进给导轨）。在不同的状态（如不同转速）下分别对转子和平台的振动状况、精度和刚度等进行全面的测量和分析，探索磁悬浮支承系统在高速高精度机床应用中存在的各种问题，并力求提出解决的可行性方案。通过以上研究，完成的5自由度磁悬浮铣床电主轴和6自由度磁悬浮平台样机的相关技术指标在国内同类研究中居于前列。本文的理论分析结果也经过相应的实验得到了验证。特别值得一提的是，本文中涉及的磁悬浮平台系统在国内可谓首屈一指，是国内第一台6自由度磁悬浮支承的平台样机，其技术指标在国内可居领先水平；而22kW的5自由度磁悬浮铣床电主轴转速已达到27kr/min，如此大功率的电主轴在国内还未见报道。两台样机于2004年11月4日至9日举行的上海第六届国际工业博览会上成功展览，得到参观者的关注和好评。并以平台静态悬浮精度（振动幅度）≤1μm，动态精度（振动幅度）≤10μm。总承载力105.5kg，单位面积承载力≥0.3N/mm2等技术指标于2006年8月9日在北京通过863专家组验收。同时，本文介绍的磁悬浮支承系统专用IC芯片的研制也为该领域的研究和发展揭开了新的一页，它将对磁悬浮技术的研究和应用、为磁悬浮支承系统的智能化和系列化提供积极的手段。
夏辉[10]（2006）在《基于DSP2812的磁悬浮轴承控制器研究》文中进行了进一步梳理磁悬浮轴承利用电磁力将被支承件稳定悬浮在空间,由于其无机械接触、无磨损、无需润滑、寿命长、能耗低、噪声小等传统轴承无法比拟的优点而倍受瞩目。而磁悬浮轴承控制系统是磁悬浮轴承的关键部分,其性能的好坏直接影响到磁悬浮轴承的动态性能和轴承转子的控制精度。本文以五自由度磁悬浮磨削电主轴为研究对象,建立了控制系统的硬件研究平台,并对神经网络智能控制进行了研究。主要研究内容如下: 介绍了五自由度磁悬浮轴承的构成,对各个组成部分及其相互之间的关系做了详细的分析,根据电磁学的基本原理,从单自由度的磁力轴承简化模型推导出其电磁承载力公式,并在此基础上进一步分析了五自由度的磁悬浮轴承控制模型。 根据磁悬浮轴承控制系统的具体要求,采用集散式控制方案,以多片高性能DSP2812为核心控制器,配以分组快速DA模块、可编程逻辑器件（CPLD）等外设,构建了结构简单、成本低廉、稳定、可靠的硬件控制平台。 开展了磁悬浮轴承控制系统的控制算法研究。在深入分析了神经网络原理和学习算法的基础上,以单自由度磁悬浮轴承模型为基础,利用神经网络高度的非线性映射能力,设计了BP神经网络补偿控制器,该控制器输出为P、I、D信号的非线性组合,同时结合传统PID控制器,以减小磁轴承非线性特性对控制效果的影响,实验结果表明该控制器取得比传统PID控制器更好的控制效果,实现系统的较好控制。 设计了由上位机监控软件和DSP控制软件组成的磁悬浮轴承数字控制系统软件。DSP控制软件通过C语言和汇编语言混合编程实现,由系统初始化模块、高速AD采集及预处理模块、控制算法模块、分组快速DA输出模块、通讯模块等组成。同时根据系统的具体调控需求用VB开发了系统的上位机控制软件,从而实现了计算机对系统的调控和测试。
二、用DSP开发的单自由度磁浮主轴数字控制系统（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、用DSP开发的单自由度磁浮主轴数字控制系统（论文提纲范文）
（1）主动磁悬浮轴承的PID控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 磁悬浮轴承的国内外研究现状及研究方向 |
| 1.2.1 磁悬浮轴承的研究现状 |
| 1.2.2 磁悬浮轴承的研究方向 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 2 磁悬浮轴承系统的基本模型 |
| 2.1 磁悬浮轴承系统结构的分类 |
| 2.2 典型的磁悬浮轴承系统的框架结构及工作原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 单自由度磁悬浮轴承的数学建模 |
| 3.1 电磁轴承中的电磁力计算 |
| 3.2 磁悬浮轴承单自由度数学模型 |
| 3.3 单自由度磁轴承系统分析 |
| 3.3.1 开环分析 |
| 3.3.2 根轨迹法介绍 |
| 3.3.3 闭环分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 磁悬浮轴承的单自由度PID控制及仿真 |
| 4.1 二阶系统的时域响应 |
| 4.2 二阶系统的时域响应指标 |
| 4.3 基于时域分析的系统校正 |
| 4.4 PID控制简介 |
| 4.5 Matlab环境下的仿真及结论 |
| 4.5.1 单自由度磁悬浮轴承闭环系统的构成 |
| 4.5.2 控制器设计 |
| 4.5.3 模型的仿真计算及结论分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 非线性因素对磁悬浮轴承静动态性能的影响 |
| 5.1 磁悬浮轴承的最大承载力 |
| 5.2 力变化率与电流变化率 |
| 5.3 力—位移灵敏度 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）磁悬浮轴承数字功放的研究及热管技术在功放中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承技术概述 |
| 1.1.1 磁悬浮轴承的分类及特点 |
| 1.1.2 磁悬浮轴承的组成及工作原理 |
| 1.1.3 磁悬浮轴承技术的国内外研究现状 |
| 1.2 磁悬浮轴承功率放大器的研究概况 |
| 1.3 本课题的研究背景及意义 |
| 1.4 论文内容安排 |
| 第二章 功率放大器基础 |
| 2.1 磁悬浮轴承开关功率放大器的概述 |
| 2.1.1 开关功率放大器的基本控制策略 |
| 2.1.2 开关功率放大器的工作原理 |
| 2.1.3 开关功率放大器的组成部分 |
| 2.1.4 开关功率放大器的工作过程 |
| 2.2 数字功率放大器的原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 三电平PWM 型数字功率放大器的实现 |
| 3.1 数字功率放大器硬件系统总体方案设计 |
| 3.2 DSP 模块设计 |
| 3.2.1 DSP 芯片的选取 |
| 3.2.2 DSP 片内AD 模块的设计 |
| 3.2.3 DSP 片内EPWM 模块的设计 |
| 3.3 FPGA 模块设计 |
| 3.3.1 FPGA 模块的总体设计 |
| 3.3.2 FPGA 移相功能的设计 |
| 3.3.3 FPGA 的配置电路设计 |
| 3.4 保护电路的设计 |
| 3.5 数字功率放大器硬件系统研制 |
| 3.6 数字功率放大器软件系统研制 |
| 3.7 DSP 软件研制 |
| 3.7.1 程序模块 |
| 3.7.2 PI 调节 |
| 3.8 FPGA 软件研制 |
| 3.8.1 FPGA 程序开发流程 |
| 3.8.2 FPGA 程序仿真 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 系统调试与试验研究 |
| 4.1 数字功率放大器的系统开发调试工具 |
| 4.1.1 DSP 的开发调试工具 |
| 4.1.2 FPGA 的开发调试工具 |
| 4.2 数字功率放大器电路模块调试 |
| 4.2.1 数字功率放大器的硬件调试 |
| 4.2.2 数字功率放大器的软件调试 |
| 4.3 系统调试 |
| 4.3.1 数字功率放大器相关参数的整定 |
| 4.3.2 数字功率放大器的性能测试 |
| 4.3.3 静态悬浮试验 |
| 4.3.4 高速旋转试验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 热管技术在功率放大器中的应用 |
| 5.1 温度对IGBT 性能的影响 |
| 5.2 大功率电子模块的散热冷却方式 |
| 5.3 热管散热器的理论分析 |
| 5.3.1 热管的工作原理及特征 |
| 5.3.2 IGBT 功耗的计算 |
| 5.3.3 热管散热器的结构设计 |
| 5.4 热管散热器的仿真和试验研究 |
| 5.4.1 热管散热器的仿真研究 |
| 5.4.2 热管散热器的试验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 对进一步工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（3）交流磁轴承电主轴系统优化设计与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外高速电主轴研究状况 |
| 1.3 磁轴承系统概况 |
| 1.3.1 磁轴承系统构成及其工作原理 |
| 1.3.2 磁轴承的分类及特点 |
| 1.3.3 磁轴承的国内外研究状况 |
| 1.4 课题来源及研究意义 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 课题的研究目的及意义 |
| 1.5 论文结构和主要内容安排 |
| 第二章 交流混合磁轴承系统工作原理及参数设计 |
| 2.1 交流混合磁轴承系统工作原理 |
| 2.2 几种典型磁轴承结构 |
| 2.3 产生旋转磁场的三种方法 |
| 2.4 交流混合磁轴承参数设计方法 |
| 2.4.1 气隙长度及磁感应强度的设计 |
| 2.4.2 磁极面积的计算 |
| 2.4.3 控制线圈安匝数的确定 |
| 2.4.4 定子铁芯参数的确定 |
| 2.4.5 线圈腔参数的确定 |
| 2.4.6 永磁材料尺寸的设计 |
| 2.5 五自由度交流混合磁轴承支承电主轴机械结构设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 交流二自由度混合磁轴承数学模型与性能分析 |
| 3.1 交流二自由度混合磁轴承结构与磁路 |
| 3.2 交流二自由度混合磁轴承数学模型 |
| 3.3 交流二自由度混合磁轴承控制策略 |
| 3.4 交流二自由度混合磁轴承实验样机参数 |
| 3.5 交流二自由度混合磁轴承特性分析 |
| 3.5.1 悬浮力非线性分析 |
| 3.5.2 耦合性分析 |
| 3.6 交流二自由度混合磁轴承有限元分析 |
| 3.6.1 3D磁场分析 |
| 3.6.2 3D参数化求解与理论计算对比分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 交直流三自由度混合磁轴承数学模型与性能分析 |
| 4.1 交直流三自由度混合磁轴承结构与磁路分析和工作原理 |
| 4.2 基于等效磁路法的交直流三自由度混合磁轴承数学模型 |
| 4.2.1 等效磁路计算 |
| 4.2.2 悬浮力公式 |
| 4.3 交直流三自由度混合磁轴承试验样机主要参数设计 |
| 4.3.1 气隙长度及磁感应强度的设计 |
| 4.3.2 磁极面积的计算 |
| 4.3.3 控制线圈安匝数的确定 |
| 4.4 交直流三自由度混合磁轴承控制策略 |
| 4.5 交直流三自由度混合磁轴承特性分析 |
| 4.5.1 悬浮力非线性分析 |
| 4.5.2 耦合性分析 |
| 4.6 交直流三自由度混合磁轴承有限元分析 |
| 4.6.1 3D电磁场分析 |
| 4.6.2 3D参数化电磁场分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 五自由度交流混合磁轴承电主轴数字控制系统设计 |
| 5.1 五自由度交流混合磁轴承支承电主轴系统总体控制框图 |
| 5.2 五自由度混合磁轴承电主轴数字控制系统的硬件构成 |
| 5.2.1 控制芯片的选择 |
| 5.2.2 位移传感器 |
| 5.2.3 位移接口电路的设计 |
| 5.2.4 电流传感器 |
| 5.2.5 功率驱动电路 |
| 5.3 五自由度混合磁轴承电主轴数字控制系统的软件设计 |
| 5.3.1 系统软件总体结构 |
| 5.3.2 五自由度交流混合磁轴承系统控制算法 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 交流磁轴承电主轴系统典型试验研究 |
| 6.1 交流二自由度混合磁轴承试验台构建 |
| 6.1.1 交流二自由度混合磁轴承数字控制试验平台构成 |
| 6.1.2 交流二自由度混合磁轴承试验系统调试 |
| 6.2 交流二自由度混合磁轴承试验调试界面 |
| 6.3 实验结果 |
| 6.3.1 起浮试验 |
| 6.3.2 稳定悬浮试验 |
| 6.3.3 扰动试验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文所做主要工作 |
| 7.2 需进一步研究的问题 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间研究成果及参加科研项目情况 |
（4）基于非线性PID算法的磁浮轴承电控系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 磁悬浮轴承的优点 |
| 1.3 磁悬浮轴承技术发展与研究现状 |
| 1.4 磁悬浮轴承发展面临的技术难题 |
| 1.5 本文的研究意义 |
| 1.6 研究内容 |
| 第2章 磁浮轴承系统组成 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 轴承电磁铁结构 |
| 2.2.1 轴向电磁铁 |
| 2.2.2 径向电磁铁 |
| 2.2.3 电磁铁线圈的绕制方式 |
| 2.3 功率放大器 |
| 2.3.1 线性功率放大器 |
| 2.3.2 开关型功率放大器 |
| 2.4 传感器 |
| 2.5 控制器 |
| 第3章 磁轴承功率放大电路的分析与设计 |
| 3.1 电磁轴承开关功放基本参数及性能指标 |
| 3.1.1 电流和控制力响应速度 |
| 3.1.2 电磁轴承的功放的效率及纹波 |
| 3.2 开关功放的调制技术 |
| 3.2.1 载波交截型开关功放 |
| 3.2.2 滞环比较型开关功放 |
| 3.2.3 最小脉宽(MPW)型开关功放 |
| 3.2.4 采样─保持型开关功放 |
| 3.3 开关功放的干扰问题 |
| 3.4 磁轴承开关功放设计的一般原则 |
| 3.5 采样─保持型功放的实现 |
| 3.5.1 主电路开关管的选用 |
| 3.5.2 隔离、驱动电路 |
| 3.5.3 电流检测电路 |
| 3.5.4 保护电路 |
| 3.5.5 缓冲电路 |
| 第4章 磁浮轴承控制系统的研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 磁力轴承系统的数学描述 |
| 4.2.1 轴向轴承数学模型 |
| 4.2.2 径向轴承数学模型 |
| 4.2.3 传递函数及状态空间模型 |
| 4.3 传统 PID 控制器的分析 |
| 4.4 非线性 PID 控制器设计 |
| 4.4.1 非线性补偿比例(P)控制 |
| 4.4.2 非线性补偿积分(I)控制 |
| 4.4.3 非线性补偿微分(D)控制 |
| 4.4.4 设置误差不灵敏区 |
| 4.4.5 积分分离 |
| 4.5 系统控制策略和控制器参数的选择 |
| 4.5.1 系统控制策略 |
| 4.5.2 系统控制器参数的选择 |
| 4.6 系统仿真研究 |
| 第5章 磁悬浮轴承系统数字控制器软硬件设计 |
| 5.1 控制芯片介绍 |
| 5.1.1 F2812DSP 芯片特点 |
| 5.1.2 事件管理器模块(EV) |
| 5.2 数字控制器硬件结构设计 |
| 5.2.1 A/D 转换模块(ADC) |
| 5.2.2 片内存储器 |
| 5.2.3 D/A 转换模块 |
| 5.2.4 DSP 外扩存储器 |
| 5.2.5 电源模块 |
| 5.2.6 输入信号调理 |
| 5.3 系统的软件设计 |
| 5.3.1 DSP 程序设计特点 |
| 5.3.2 控制器软件总体框架 |
| 5.3.3 模块的初始化 |
| 5.3.4 非线性 PID 运算子程序 |
| 5.3.5 中断服务程序 |
| 第6章 实验结果与分析 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（5）磁悬浮嵌入式控制系统基础理论和关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮主轴控制系统及其发展历程 |
| 1.1.1 磁悬浮轴承的概述 |
| 1.1.2 磁悬浮轴承控制系统的工作原理 |
| 1.1.3 国内外磁轴承主轴控制技术概况 |
| 1.2 课题的研究意义及来源 |
| 1.3 论文的主要工作及研究内容 |
| 第2章 磁悬浮主轴控制系统的理论模型及原理分析 |
| 2.1 磁悬浮主轴结构设计与分析 |
| 2.2 磁悬浮电学模型的建立 |
| 2.3 电磁铁控制的数学模型 |
| 2.3.1 单自由度磁悬浮轴承的数学模型及分析 |
| 2.3.2 五自由度磁悬浮轴承的数学模型及分析 |
| 2.4 磁悬浮主轴系统传递函数模型的建立 |
| 2.5 本章小节 |
| 第3章 全数字化磁悬浮主轴系统的控制理论及算法实现 |
| 3.1 磁悬浮主轴控制系统的稳定性分析 |
| 3.2 主轴控制系统实时性及误差分析 |
| 3.2.1 延时环节对磁悬浮系统实时控制的误差分析 |
| 3.2.2 磁悬浮主轴振动测量及中心误差校正 |
| 3.3 磁悬浮主轴PID控制算法的优化实现 |
| 3.3.1 传统PID控制算法实现 |
| 3.3.2 改进变步长PID控制算法实现 |
| 3.4 自适应滤波技术在电流采样及滤波中的应用 |
| 3.4.1 自适应滤波器频响分析 |
| 3.4.2 滤波器的变步长与实时性策略 |
| 3.4.3 滤波实验仿真与分析 |
| 3.5 单神经元技术在磁悬浮主轴控制系统中的实现 |
| 3.5.1 磁悬浮单神经元控制模型的建立 |
| 3.5.2 单神经元控制算法实验仿真与分析 |
| 3.6 反演控制理论在磁悬浮主轴控制系统的实现 |
| 3.6.1 磁悬浮单反演控制模型的建立 |
| 3.6.2 磁悬浮反演控制算法实验仿真与分析 |
| 3.7 本章小节 |
| 第4章 全数字化磁悬浮主轴控制系统的设计 |
| 4.1 全数字磁悬浮主轴控制系统结构设计 |
| 4.2 全数字磁悬浮主轴控制系统硬件和软件结构设计 |
| 4.3 新型数字开关功率放大器的设计 |
| 4.3.1 传统开关功率放大器的实现 |
| 4.3.2 改进型数字功放的硬件设计 |
| 4.3.3 数字功放的软件实现 |
| 4.4 本章小节 |
| 第5章 全数字磁悬浮主轴控制系统的硬件优化设计 |
| 5.1 电涡流位置传感器的优化设计 |
| 5.1.1 传感器的尺寸结构与温度分析 |
| 5.1.2 传感信号滤波器的选择与设计 |
| 5.2 双DSP磁悬浮控制系统的设计 |
| 5.2.1 模拟电气环节的优化设计 |
| 5.2.2 不同控制系统的对比测试与实验 |
| 5.3 本章小节 |
| 第6章 全数字化磁悬浮控制系统软件的设计 |
| 6.1 基于DSP的操作系统分析及其平台的构建 |
| 6.1.1 μCOS_Ⅱ实时操作系统的特点 |
| 6.1.2 μC/OSⅡ实时操作系统的内核设计 |
| 6.2 磁悬浮主轴控制模块流程设计 |
| 6.2.1 μC/OSⅡ的移植特性 |
| 6.2.2 TMS320LF2812的嵌入式操作系统主要移植过程 |
| 6.3 基于DSP+FPGA的多任务调度模块实现 |
| 6.3.1 磁悬浮多任务管理系统的设计 |
| 6.3.2 嵌入式内存及时间管理设计与实现 |
| 6.4 磁悬浮主轴控制系统的通讯模块实现 |
| 6.4.1 基于CAN总线的数据传输 |
| 6.4.2 基于RS232的上位机实时监控设计 |
| 6.5 磁悬浮主轴控制系统的故障检测模块实现 |
| 6.5.1 磁悬浮控制系统硬件故障检测与保护 |
| 6.5.2 磁悬浮控制系统软件监控与处理 |
| 6.6 本章小节 |
| 实物附录 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 7.1 关于本文的主要工作和创新点 |
| 7.2 下一步主要工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读博士学位期间发表的学术论文和其它相关研究成果 |
（6）二自由度交流混合磁轴承结构与控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁轴承发展研究状况 |
| 1.1.1 磁轴承在国外的发展研究概况 |
| 1.1.2 磁轴承在国内发展研究概况 |
| 1.2 磁轴承系统构成 |
| 1.3 磁轴承优缺点 |
| 1.4 磁轴承研究与发展趋势 |
| 1.5 设计内容 |
| 1.5.1 课题的提出 |
| 1.5.2 论文内容安排 |
| 第二章 磁轴承系统设计方法概述 |
| 2.1 磁轴承转子动力学方程 |
| 2.2 磁轴承转子系统的刚度与阻尼特性 |
| 2.3 磁轴承的承载能力 |
| 2.4 系统控制器设计方法 |
| 2.5 回转精度 |
| 2.6 控制精度和可控转速 |
| 2.7 柔性转子设计方法及其特点 |
| 2.8 系统中的不稳定因素 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 径向二自由度磁轴承结构研究 |
| 3.1 径向二自由度磁轴承 |
| 3.1.1 可控径向二自由度磁轴承的分类 |
| 3.1.2 典型的二自由度磁轴承结构 |
| 3.2 异极式径向二自由度磁轴承 |
| 3.3 交流二自由度混合磁轴承结构设计 |
| 3.3.1 数学模型 |
| 3.3.2 磁轴承结构参数设计 |
| 3.3.3 有限元分析 |
| 3.4 实验样机设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 磁轴承状态方程建立与控制系统仿真 |
| 4.1 转子质量离散化 |
| 4.2 磁轴承转子的运动方程 |
| 4.2.1 刚性转子 |
| 4.2.2 柔性转子 |
| 4.2.3 径向四自由度磁轴承状态方程 |
| 4.3 数字PID控制器的设计 |
| 4.4 系统的传递函数 |
| 4.5 磁轴承控制系统仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 交流磁轴承数控实验系统设计与实现 |
| 5.1 磁轴承数字控制系统构成 |
| 5.2 TMS320F2812结构与特点 |
| 5.3 数字控制系统硬件组成 |
| 5.3.1 位移接口电路 |
| 5.3.2 电压滞环比较电路 |
| 5.3.3 脉冲分配电路 |
| 5.3.4 故障输出保护电路 |
| 5.4 数字控制系统软件构成 |
| 5.4.1 主程序构成及程序流程图 |
| 5.4.2 PID算法的数字化 |
| 5.4.3 中断子程序构成及程序流程图 |
| 5.5 调试步骤 |
| 5.5.1 几何中心的调试 |
| 5.5.2 A/D和D/A的调试 |
| 5.5.3 PID调试 |
| 5.6 试验结果 |
| 5.6.1 位移传感器及接口 |
| 5.6.2 SPWM输出波形测试 |
| 5.6.3 转子起浮 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文完成的主要工作 |
| 6.2 需作进一步研究的工作 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（7）径向主动式电磁轴承及其数字控制系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电磁轴承简介 |
| 1.1.1 电磁轴承及其分类 |
| 1.1.2 电磁轴承的特点 |
| 1.2 电磁轴承国内外发展概况 |
| 1.2.1 国外发展概况 |
| 1.2.2 国内发展概况 |
| 1.2.3 未来发展趋势 |
| 1.3 电磁轴承的研究现状 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第二章 径向主动式电磁轴承结构原理及理论研究 |
| 2.1 径向主动式电磁轴承的组成 |
| 2.2 径向主动式电磁轴承系统的数学模型 |
| 2.2.1 转子的单自由度数学模型 |
| 2.2.2 功率放大器模型 |
| 2.3 控制算法 |
| 2.3.1 PID控制算法 |
| 2.3.2 模糊控制算法 |
| 2.4 径向主动式电磁轴承无传感器的位置检测 |
| 2.4.1 无传感器电磁轴承位置检测概述 |
| 2.4.2 无传感器电磁轴承检测原理 |
| 2.4.3 差动整流电路的原理 |
| 2.4.4 自检测位移传感器模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于matlab对径向主动式电磁轴承的仿真研究 |
| 3.1 PID控制传递函数及仿真 |
| 3.1.1 系统的传递函数方框图 |
| 3.1.2 系统参数及matlab的block图 |
| 3.1.3 系统仿真结果 |
| 3.2 改进控制的传递函数及仿真 |
| 3.2.1 改进控制的传递函数 |
| 3.2.2 改进控制器的原理 |
| 3.2.3 仿真的block图 |
| 3.2.4 仿真结果与比较 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于高性能微控制器对径向主动式电磁轴承的仿真研究 |
| 4.1 总体方案设计 |
| 4.2 仿真用的数字控制器设计 |
| 4.2.1 数字控制器硬件设计 |
| 4.2.2 数字控制器软件设计 |
| 4.3 仿真用的轴承模拟对象设计 |
| 4.3.1 轴承模拟对象硬件设计 |
| 4.3.2 轴承模拟对象软件设计 |
| 4.4 实验调试及仿真结果 |
| 4.4.1 调试控制器的PID功能 |
| 4.4.2 对电磁轴承对象的仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A (攻读学位其间发表论文目录) |
（8）磁悬浮支承系统中数控技术及功率放大器的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的来源及论文撰写背景 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 磁悬浮支承技术现状 |
| 1.2.2 高档数控机床的应用现状 |
| 1.2.3 功率放大器的研究与应用现状 |
| 1.2.4 本文的主要任务 |
| 1.3 机床用磁悬浮支承系统的介绍 |
| 1.3.1 磁悬浮基本力学模型 |
| 1.3.2 磁悬浮支承系统控制中的技术问题 |
| 1.3.3 磁悬浮支承系统对功放的要求 |
| 1.4 磁悬浮系统的功放类型及与系统的关系 |
| 1.4.1 模拟电源或开关电源与模拟功率放大器的组合 |
| 1.4.2 直接整流电源与开关功率放大器的组合 |
| 1.4.3 智能化电源与线性功率放大器的组合 |
| 1.4.4 非线性智能化电源与开关功放组合 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 功放性能与系统参数的关系 |
| 2.1 磁悬浮的承载能力对功放的要求 |
| 2.1.1 有关功放输出电流与刚度的分析 |
| 2.1.2 双电磁铁的功放电流与动刚度的关系 |
| 2.2 电磁线圈电感对功放的影响 |
| 2.3 功放性能与陀螺力的关系 |
| 2.4 电源电压对功放性能的影响 |
| 2.5 输出电流对功放性能的影响 |
| 2.6 磁性材料的非线性对功放工作的影响 |
| 2.7 功放频响对动载的影响 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 磁悬浮系统中典型功放的研究与分析 |
| 3.1 线性功放及其扩大功率的方法 |
| 3.1.1 基本线性功放 |
| 3.1.2 智能化电源与功耗的降低 |
| 3.1.3 多管并联与均流技术 |
| 3.2 PWM开关功放简介 |
| 3.3 恒流斩波开关功放简介 |
| 3.4 常用磁悬浮支承系统中功放的性能比较 |
| 3.5 本章小节 |
| 第4章 非线性功放的硬件设计 |
| 4.1 磁悬浮非线性功放的基本原理 |
| 4.1.1 非线性功放的引入 |
| 4.1.2 简单的非线性补偿的思路 |
| 4.1.3 非线性功放的组成 |
| 4.1.4 非线性功放的几点说明 |
| 4.2 开关功放的输出电路设计 |
| 4.3 开关管驱动电路的设计 |
| 4.3.1 开关管驱动电路概述 |
| 4.3.2 IR2110驱动器基本结构 |
| 4.4 非线性功放开关管控制模式 |
| 4.4.1 PWM控制模式 |
| 4.4.2 恒流斩波控制模式 |
| 4.5 非线性功放DSP控制的实现 |
| 4.5.1 系统组成 |
| 4.5.2 A/D转化芯片的选择 |
| 4.6 外围电路设计 |
| 4.6.1 自举工作过程 |
| 4.6.2 自举元器件的分析与设计 |
| 4.6.3 负偏压自举驱动电路 |
| 4.6.4 具有负偏压的IR2110驱动扩展电路 |
| 4.6.5 隔离电路的设计 |
| 4.6.6 开关管保护电路的设计 |
| 4.6.7 反馈校正回路设计 |
| 4.7 非线性功放的电源控制 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 非线性功放的补偿算法及软件设计 |
| 5.1 B—H曲线非线性对系统的影响 |
| 5.1.1 铁磁性物质的磁化 |
| 5.1.2 磁滞回线族 |
| 5.1.3 电磁铁非线性特性实例 |
| 5.2 非线性功放软件整体结构 |
| 5.3 非线性功放的补偿算法及程序设计 |
| 5.3.1 预测算法 |
| 5.3.2 分段线性化 |
| 5.3.3 预置参数法处理 |
| 5.3.4 非线性功放信息处理程序设计 |
| 5.3.5 查表法补偿程序设计 |
| 5.4 PWM控制软件设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 非线性功放的实验及分析 |
| 6.1 基本参数说明 |
| 6.2 在单自由度上的应用 |
| 6.3 在多自由度上分段线性化应用 |
| 6.4 分段线性化应用效果 |
| 6.4.1 输入与输出的关系曲线 |
| 6.4.2 运行效果 |
| 6.5 相关技术指标测试与结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 关于非线性功放的核心思想 |
| 7.2 本文的主要工作与创新点 |
| 7.3 对磁悬浮支承技术发展与应用的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表和待发表的学术论文一览 |
| 在攻读博士学位期间参加的主要科研项目 |
| 在攻读博士学位期间取得和申报发明专利 |
| 其它辅助材料 |
（9）用于数控机床的磁悬浮支承系统及其控制技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题来源及研究意义 |
| 1.2.1 课题来源 |
| 1.2.2 研究的意义 |
| 1.3 磁悬浮支承技术的发展概况及趋势 |
| 1.3.1 国外发展概况 |
| 1.3.2 国内发展概况 |
| 1.3.3 国内外发展趋势 |
| 1.4 本文的研究内容、重点解决的问题及研究方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 重点解决的问题 |
| 1.4.3 研究方法 |
| 1.5 论文的结构安排 |
| 第二章 磁悬浮支承系统模型与结构 |
| 2.1 磁悬浮支承系统的模型分析 |
| 2.1.1 单自由度磁悬浮支承系统 |
| 2.1.2 单自由度磁悬浮支承系统的数学模型 |
| 2.1.3 多自由度磁悬浮支承系统的数学模型 |
| 2.2 磁悬浮支承系统的结构 |
| 2.2.1 磁悬浮支承电主轴结构 |
| 2.2.2 磁悬浮支承平台结构 |
| 2.2.3 磁悬浮支承平台超静定力分析 |
| 2.3 分析与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 AMB磁场有限元分析及位移刚度系数k_x和电流刚度k_i的特性研究 |
| 3.1 ANSYS有限元磁场分析 |
| 3.1.1 电磁轴承 FEM理论 |
| 3.1.2 模型生成 |
| 3.1.3 磁场分析 |
| 3.1.4 有限元力计算 |
| 3.2 位移和电流刚度系数的影响分析 |
| 3.2.1 电磁径向轴承 |
| 3.2.2 电磁推力轴承 |
| 3.2.3 工程应用 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 磁悬浮支承系统控制器硬件设计 |
| 4.1 模拟控制器 |
| 4.2 数字控制器 |
| 4.2.1 数字信号处理器 |
| 4.2.2 系统电源设计 |
| 4.2.3 时钟与复位电路设计 |
| 4.2.4 模数转换接口电路与滤波电路设计 |
| 4.2.5 存储器扩展 |
| 4.2.6 数模转换电路设计 |
| 4.2.7 串行通信接口设计 |
| 4.2.8 键盘与 LCD显示电路 |
| 4.3 功率放大器 |
| 4.3.1 线性功率放大器 |
| 4.3.2 开关功率放大器 |
| 4.4 变频调速器 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 磁悬浮支承系统专用控制芯片的研究 |
| 5.1 专用控制芯片方案设计 |
| 5.2 数字 ASIC设计流程 |
| 5.2.1 数字 ASIC设计流程简介 |
| 5.2.2 硬件描述语言设计方法 |
| 5.2.3 数字 ASIC前端设计 |
| 5.2.4 数字 ASIC后端设计 |
| 5.3 专用控制器的ASIC设计 |
| 5.3.1 磁轴承 ASIC控制器实施方案 |
| 5.3.2 FIFO、滤波和均值计算 |
| 5.3.3 PWM发生模块 |
| 5.4 实验结果 |
| 5.5 进一步改进计划 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 磁悬浮支承系统控制方案设计 |
| 6.1 数字控制器设计的基本方法 |
| 6.1.1 模拟化设计方法 |
| 6.1.2 离散化设计方法 |
| 6.2 数字 PID控制方案 |
| 6.2.1 单自由度磁轴承系统的开环传递函数 |
| 6.2.2 PID控制器的设计 |
| 6.2.3 PID控制参数的仿真 |
| 6.3 模糊-PID控制方案 |
| 6.3.1 磁轴承非线性特性 |
| 6.3.2 模糊-PID复合控制 |
| 6.4 控制方案实验研究 |
| 6.5 智能磁力轴承构想 |
| 6.5.1 智能磁力轴承的原理 |
| 6.5.2 参数的自动识别 |
| 6.5.3 数字控制器与系统指标关系 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 试验及指标测定 |
| 7.1 研究成果 |
| 7.2 试验及测试 |
| 7.2.1 测试环境 |
| 7.2.2 测试内容 |
| 7.2.3 磁悬浮支承电主轴静态悬浮试验 |
| 7.2.4 磁悬浮支承电主轴高速运转试验 |
| 7.2.5 磁悬浮支承平台静态悬浮试验 |
| 7.2.6 磁悬浮支承平台加载悬浮试验 |
| 7.2.7 磁悬浮支承平台运动悬浮试验 |
| 7.3 问题及解决方案 |
| 7.3.1 开关功放产生的尖峰毛刺 |
| 7.3.2 辅助轴承产生的振动 |
| 7.3.3 高频噪声干扰的影响及消除 |
| 7.4 指标测定 |
| 7.4.1 测试方法 |
| 7.4.2 测试数据及分析 |
| 7.4.3 测试结果 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 本文主要研究成果和创新点 |
| 8.2 今后继续开展本研究工作的设想 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间公开发表的论文 |
| 攻读博士学位期间完成和在研的科研项目 |
| 攻读博士学位期间获得的发明专利 |
| 致谢 |
（10）基于DSP2812的磁悬浮轴承控制器研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁悬浮轴承简介 |
| 1.2 磁悬浮轴承的研究现状 |
| 1.3 论文主要内容及课题来源 |
| 第2章 磁悬浮轴承控制模型分析 |
| 2.1 磁悬浮轴承控制系统原理 |
| 2.1.1 磁力轴承控制系统的组成框图 |
| 2.1.2 磁力轴承系统的控制对象 |
| 2.1.3 磁力轴承控制系统的控制器 |
| 2.1.4 功率放大器 |
| 2.1.5 位移传感器 |
| 2.2 磁悬浮轴承控制系统建模 |
| 2.2.1 单自由度系统的数学模型 |
| 2.2.2 五自由度磁悬浮轴承控制系统建模 |
| 2.3 小结 |
| 第3章 控制系统硬件设计 |
| 3.1 控制系统方案设计 |
| 3.2 主控芯片 |
| 3.2.1 TMS320LF2812芯片的性能特点: |
| 3.2.2 TMS320LF2812与TMS320LF2407A比较 |
| 3.3 高速 A/D采集信号处理 |
| 3.3.1 传感器输入信号电压转换与滤波设计 |
| 3.3.2 输入信号采样同步分析 |
| 3.3.3 多路连续采样技术及抗干扰技术的应用 |
| 3.4 多路分组隔离快速 DA输出单元 |
| 3.4.1 芯片选择 |
| 3.4.2 D/A模块与 DSP之间的硬件接口 |
| 3.5 CPLD的应用 |
| 3.6 多种通信方式选择 |
| 3.7 功率放大器设计 |
| 3.8 小结 |
| 第4章 磁悬浮轴承系统的神经网络控制 |
| 4.1 神经网络控制的引入 |
| 4.2 神经网络原理 |
| 4.2.1 单神经元模型 |
| 4.2.2 神经网络的拓扑结构 |
| 4.2.3 神经网络的学习规则 |
| 4.2.4 误差反向传播(BP)神经网络 |
| 4.3 磁轴承的单神经元的PID控制 |
| 4.3.1 单神经元 PID控制器 |
| 4.3.2 磁轴承的单神经元 PID控制 |
| 4.4 磁轴承的神经网络非线性补偿控制 |
| 4.4.1 补偿控制器原理及结构 |
| 4.4.2 算法推导 |
| 4.4.3 应用结果与分析 |
| 第5章 磁悬浮控制系统软件设计 |
| 5.1 下位机控制软件 |
| 5.1.1 控制软件流程 |
| 5.1.2 DSP程序设计的特点 |
| 5.1.3 C语言的模块化设计 |
| 5.1.4 说明变量和定义变量 |
| 5.1.5 浮点运算 |
| 5.2 通讯协议 |
| 5.2.1 下位机通信协议 |
| 5.2.2 上位机通信协议 |
| 5.2.3 命令字传送协议 |
| 5.3 上位机监控程序 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、用DSP开发的单自由度磁浮主轴数字控制系统（论文参考文献）
- [1]主动磁悬浮轴承的PID控制研究[D]. 邱振兴. 北京交通大学, 2010(03)
- [2]磁悬浮轴承数字功放的研究及热管技术在功放中的应用[D]. 常肖. 南京航空航天大学, 2010(06)
- [3]交流磁轴承电主轴系统优化设计与试验研究[D]. 邬清海. 江苏大学, 2009(04)
- [4]基于非线性PID算法的磁浮轴承电控系统研究[D]. 梁立超. 西南交通大学, 2007(04)
- [5]磁悬浮嵌入式控制系统基础理论和关键技术研究[D]. 钟毅. 武汉理工大学, 2007(02)
- [6]二自由度交流混合磁轴承结构与控制研究[D]. 黄峰. 江苏大学, 2007(S2)
- [7]径向主动式电磁轴承及其数字控制系统的研究[D]. 郑思铭. 昆明理工大学, 2007(02)
- [8]磁悬浮支承系统中数控技术及功率放大器的应用研究[D]. 张建生. 上海大学, 2006(04)
- [9]用于数控机床的磁悬浮支承系统及其控制技术[D]. 吴国庆. 上海大学, 2006(04)
- [10]基于DSP2812的磁悬浮轴承控制器研究[D]. 夏辉. 武汉理工大学, 2006(08)