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

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：25

、訪客IP：3.15.239.0

姓名

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

相關論文

★ 自動平衡裝置在吊扇上之運用	★ 以USB通訊界面實現X-Y Table之位置控制
★ 液體平衡環在立式轉動機械上之運用	★ 液流阻尼裝置設計與特性之研究
★ 液晶電視喇叭結構共振異音研究	★ 液態自動平衡環之研究
★ 抑制牙叉式機械臂移載時產生振幅之設計	★ 立體拼圖式組合音箱共振雜音消除之設計
★ 電梯纜繩振動抑制設計研究	★ 以機器學習導入電梯生產結果預測之研究
★ 新環保冷媒R454取代R410A冷媒迴轉式單缸壓縮機效能分析與可靠性驗證	★ 高速銑削Al7475-T7351的銑削參數與基因演算法研究
★ 自動化鞋型切削機之設計與實現	★ 以FPGA為基礎之精密位置控制IC
★ CNC三維圓弧插補器	★ PID與模糊控制在營建工程自動化的探討

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

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

[1]E. A. Knoth and J. P. Barber,“Magnetic repulsion bearings for turbine engines,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 24, no. 6, pp. 3141-3143, Nov. 1998.
[2]M. D. Noh, S. R. Cho, J. H. Kyung, S. K. Ro, and J. K. Park,“Design and Implementation of a Fault-Tolerant Magnetic Bearing System for Turbo-Molecular Vacuum Pump,” IEEE Transactions on Mechatronics, vol. 10, no. 6, pp. 626-631, Dec. 2005.
[3]C. R. Knospe,“Active magnetic bearing for machining applications,” Control Engineering Practice, vol. 15, pp. 307-313, Mar. 2007.
[4]G. Schweitzer, E. Maslen,“Magnetic Bearings- Theory, Design and Apply to Rotating Machinery,” Springer, 2009.
[5]Texas Instruments,“TMS320F28335 Datesheet,” 2007.
[6]Texas Instruments, TMS320F28335, TMS320F28334, TMS320F28332, TMS320F28235, MS320F28234, TMS320F28232 Digital Signal Controllers (DSCs) Data Manual, June 2007.
[7]Texas Instruments,“TMS320x2833x, 2823x DSC Serial Peripheral Interface (SPI) Reference Guide ,”2009.
[8]劉陵順，TMS320F28335DSP原理及開發編程，北京航空航天大學出版社，北京，民國100年。
[9]張卿杰，手把手教你學DSP –基於TMS320F28335，北京航空航天大學出版社，北京，民國104年。
[10]ADI,“AD7609 Datesheet,”2017.
[11]Texas Instruments,“SN74LVC4245A Datesheet,”2015.
[12]Texas Instruments,“TLV5614 Datesheet,” 2003.
[13]L. Florian,“Identification and Automated Controller Design for Active Magnetic Bearing Systems,” University of Kaiserslautern, Technische University Kaiserslautern, 2002。
[14]黃昭銘，“參數自我調整控制於非線性磁浮軸承系統之應用”，國立中央大學，碩士論文，民國84年。
[15]R. Herzog, P. Bu ̈hler, C. Ga ̈hler, and R. Larsonneur ,“Unbalance Compensation Using Generalized Notch Filters in the Multivariable Feedback of Magnetic Bearings,”IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 4, no. 5, pp. 580-586, Sep. 1996.
[16]C. R. Burrows and M. N. Sahinkaya, “Vibration control of multi-mode rotorbearing systems,” In Proceedings of the Royal Society of London (Series A), vol. 386, pp. 77-94, 1983.
[17]A. C. Wroblewski, J. T. Sawicki, and A. H. Pesch, “Rotor Model Updating And Validation for an Active Magnetic Bearing Based High-Speed Machining Spindle, ” Journal of Engineering for Gas Turbines and Power-Transactions of the ASME, vol. 134(12) pp. 122509, Oct. 2012.
[18]蒋科坚、祝长生，“基于不平衡识别的主动电磁轴承转子系统自动平衡”，振动工程学报，vol. 22，no. 6，pp. 559-564，2009。
[19]孙岩桦、罗岷、虞烈，“基于自适应陷波器的电磁轴承不平衡补偿方法”，振动工程学报，vol. 13，No. 4，pp.611-615，2000。
[20]陳兆芸、林宗憲、王登茂、蘇崇賢，“磁浮軸承控制與轉子不平衡抑制探討”，國立勤益科技大學，綠能科技工程與應用研討會，2013。
[21]B. Shafai, S. Beale, P. LaRocca, and E. Cusson, “Magnetic bearing control systems and adaptive force balancing,”IEEE Control Systems, vol. 14, pp. 4-13,Apr. 1994.
[22]J. Shi, R. Zmood, and L. Qin, “Synchronous disturbance attenuation in magnetic bearing systems using adaptive compensating signals,” Control Engineering Practice, vol. 12, pp. 283-290, 2004.
[23]ISO 14839-2, Mechanical vibration—Vibration of rotating machinery equipped with active magnetic bearings—Part2: Evaluation of vibration.
[24]葉品良，“智慧型運動控制器之研發”，國立中央大學，碩士論文，民國104年。
[25]李冠賢，“雙軸馬達同步控制之研究”，國立中央大學，碩士論文，民國104年。

指導教授

董必正(Pi-Cheng Tung)

審核日期

2017-7-20

推文