基于DSP 28335的無軸承永磁薄片電機數(shù)字控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、無軸承永磁薄片電機是一種集驅動與懸浮功能于一體的新型電機,該電機具有定轉子無接觸、易隔離、結構簡單、可靠性高、成本較低等優(yōu)點,在生化、醫(yī)療、機電等超潔凈驅動領域具有獨特的應用優(yōu)勢。
　　 本文針對無軸承永磁薄片電機控制系統(tǒng)以及電機本體的優(yōu)化進行了深入的研究。通過建立無軸承永磁薄片電機三維模型,分析了該電機的被動懸浮特性以及轉子動力學特性;搭建了基于TMS320F28335無軸承永磁薄片電機數(shù)字控制系統(tǒng)平臺,采用Matlab內(nèi)部集

2、成工具箱完成該數(shù)字控制系統(tǒng)軟件開發(fā),并生成DSP可執(zhí)行代碼;建立無軸承永磁薄片電機控制系統(tǒng)的Simulink模型,通過仿真驗證了懸浮及驅動控制算法的正確性;完成了無軸承永磁薄片電機系統(tǒng)的綜合調試,并最終實現(xiàn)了一臺永磁無軸承薄片電機空載條件下的高速穩(wěn)定懸浮運行。
　　 首先,從無軸承永磁薄片電機的基本原理出發(fā),利甩ANSYS Workbench有限元分析軟件建立了無軸承永磁薄片電機三維模型,通過有限元電磁場仿真分析及驗證,深入研究

3、了永磁薄片電機結構參數(shù)對轉矩和懸浮力的影響。在此基礎上,研究了轉子在軸向和扭轉方向有擾動時的轉子動力學特性,為無軸承薄片電機的優(yōu)化設計奠定了基礎。
　　 其次,針對電機高速懸浮旋轉時對控制單元運算速度的高要求,本文設計了一套基于TMS320F28335的無軸承永磁薄片電機數(shù)字控制系統(tǒng)平臺,該DSP芯片自帶硬件浮點運算單元,可以大大提高復雜算法的運算速度,有效增強控制系統(tǒng)的實時處理能力。在硬件方面充分利用該DSP芯片的豐富外設接口

4、,簡化了系統(tǒng)結構,為實現(xiàn)高速永磁型無軸承電機懸浮控制提供了可靠的硬件實驗平臺。
　　 此外,無軸承電機控制算法復雜,軟件開發(fā)周期較長。本文首次將Matlab工具箱開發(fā)DSP軟件的方法引入到無軸承電機研究中來,該方法簡化了DSP軟件開發(fā)流程,免除了程序編碼任務,降低了開發(fā)人員對DSP了解的要求,縮短了軟件算法開發(fā)時間。文中詳細介紹了利用Matlab工具箱開發(fā)DSP軟件方法,搭建了無軸承永磁薄片電機的控制系統(tǒng)算法模型,仿真驗證了控制