通用型陷波濾波器不平衡補償方法應用於磁浮軸承控制器開發

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呂東翰(Dong-Han Lu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

通用型陷波濾波器不平衡補償方法應用於磁浮軸承控制器開發

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摘要(中)

近來有關主動式磁浮軸承的研究已被廣泛的應用於現代工業中，由於磁浮技術無接觸的特點，避免物理上的摩擦與磨耗，在諸如工程工業、生物醫學上皆有其應用，例如渦輪發動機[1]、真空泵 [2]、高速主軸[3]等。
旋轉機械的轉子質量不平衡會引起系統劇烈振動，由於轉子偏心所引起的同步振動是磁浮軸承在高速運轉的主要激震源，當轉速到達一定程度時，離心力會使軸承振動量超過氣隙大小，轉子與緊急軸承會產生摩擦碰撞。
本論文旨在開發以數位處理器為基礎的主動式磁浮軸承不平衡補償控制系統，首先，利用電感式位移感測器與PD控制法將磁浮軸承浮起並且運轉，當運轉至某頻率時導入通用型陷波濾波器將該轉速下之不平衡量消除，實現主動式磁浮軸承自動平衡控制。

摘要(英)

Recently, research of active magnetic bearings has been widely applied in industry. It’s non-contact characteristic of magnetic levitation technology without physical friction and abrasion. Therefore, active magnetic bearings have been widely implemented, such as engineering industry and biomedical application. For example, turbine engine [1], vacuum pump[2], high-speed spindle[3], and so on.
Rotating mechanical umbalance causes severe system vibration. The synchronous vibration caused by eccentricity of the rotor is the major excitation source, when rotating at high speed. As the operating speed increases to certain speed, the centrifugal force makes the bearing vibrate larger than the size of air gap, the rotor and the emergency bearing will collide with each other.
This paper aims to develop unbalanced compensation of active magnetic bearings base on a digital processor. First, inductive displacement sensors and PD controller are used to levitate the maglev bearing. A generalized notch filter is used to eliminate the synchronous unbalance operating and implement the auto-balancing control of the active magnetic bearing, when the magnetic bearings are operated to certain speed.

關鍵字(中)

★ 磁浮軸承
★ 通用型陷波濾波器
★ 自動平衡控制

關鍵字(英)

★ maglev bearing
★ generalized notch filter
★ auto-balancing control

論文目次

摘要 I
Abstract II
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XIV
符號說明 XV
第一章緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2文獻回顧 2
1.3論文架構 5
第二章磁浮軸承系統之硬體架構 7
2.1前言 7
2.2 TMS320F28335數位訊號處理器簡介 8
2.3磁浮軸承控制系統之硬體電路及元件簡介 11
第三章磁浮軸承介紹 26
3.1前言 26
3.2主動式磁浮軸承簡介 27
3.3磁路分析 29
3.4磁浮軸承的數學模型 31
第四章控制器設計 34
4.1前言 34
4.2比例微分控制器 35
4.3位置迴路設計 37
4.4通用型陷波濾波器設計 38
4.5穩定性分析 45
4.6系統鑑別與靈敏度鑑別 47
4.7系統鑑別模擬 49
第五章系統鑑別與模擬結果 54
5.1前言 54
5.2系統鑑別 55
5.3系統模擬 60
5.4通用型串聯式陷波濾波器模擬 61
第六章實驗系統與實作結果 65
6.1前言 65
6.2硬體架構 66
6.3數位訊號處理器之程式規劃流程 69
6.4主程式 70
6.5自定義結構變數說明 72
6.6操作程序說明 74
6.7計時中斷說明 80
6.8懸浮程序說明 84
6.9實驗結果 89
第六章結論與未來展望 110
參考文獻 111

參考文獻

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指導教授

董必正(Pi-Cheng Tung)

審核日期

2017-7-20

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