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江蘇風(fēng)興干燥設(shè)備有限公司
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閱讀：34發(fā)布時間：2010-12-22
干燥設(shè)備干燥設(shè)備是一種新型干燥設(shè)備，是利用干燥設(shè)備力將轉(zhuǎn)子懸浮于空中，然后用電機帶動轉(zhuǎn)子進行運動的一種干燥設(shè)備。干燥設(shè)備干燥設(shè)備和普通干燥設(shè)備想比具有無康擦、無損耗等優(yōu)點，并越來越多的應(yīng)用在高速機械加工和儲能飛輪等高速和真空領(lǐng)域中。干燥設(shè)備干燥設(shè)備系統(tǒng)控制方式一般為模擬控制方式和數(shù)字控制方式，模擬電路結(jié)構(gòu)簡單，實時性高，但難于實現(xiàn)復(fù)雜控制算法，動態(tài)性能差。墓于程序的數(shù)字控制器（OSp等）能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的控制算法，但是必須順序執(zhí)行程序，延遲較大，實時性差。本文提出一種基于FPGA的設(shè)計，「PGA（現(xiàn)場可編程大規(guī)模門陣列）近年來異軍突起，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，由于其為硬件編程，處理方式為并行執(zhí)行，既有高實時性，又可以實現(xiàn)復(fù)雜算發(fā)，從而解決了上述矛盾。成。定子和轉(zhuǎn)子之間的空隙平均為1mm，轉(zhuǎn)子直徑為6Omm，定子厚度為48mm。定子包括8個干燥設(shè)備鐵，其中4個產(chǎn)生的干燥設(shè)備力在y軸把轉(zhuǎn)子控制在平衡位t，另外4個轉(zhuǎn)子在x軸方向控制轉(zhuǎn)子川。
每個垂直方向上包括一個位移傳感器來測t轉(zhuǎn)子和定子之間的位移干燥設(shè)備，每個線圈外接一個電流感器。干燥設(shè)備干燥設(shè)備系統(tǒng)是非穩(wěn)定性系統(tǒng)，孺要控制系路控制轉(zhuǎn)子在穩(wěn)定的位t旋轉(zhuǎn)。本文采用雙閉環(huán)反饋轉(zhuǎn)子的位移，而內(nèi)環(huán)為PI控制，穩(wěn)定線圈電流。PIO控制看似簡單，但實際上關(guān)于調(diào)節(jié)比例、微分、積分環(huán)節(jié)的*參數(shù)卻是永無止境的。本系統(tǒng)中的整定好的參數(shù)由上位機通過單片機輸入到「PGA。在「PCA中實現(xiàn)PIO控制器，PIO控制器主要包括三個運算單元：比例運算、積分運算、徽分運算。把PIO算法轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式可以表示為141:u（n）·K,e（n）＋式Ze（n）＋凡［e（n）一c（n一！）l（S）（5）中。（n）為時刻日D的輸出，。
（n）為誤差信號（反饋信號禾川及定信號的差值），心為比例系數(shù)，‘為積分系數(shù)，凡為微分系數(shù)。各個系數(shù)以及輸入數(shù)據(jù)均用浮點數(shù)表示，以提高系統(tǒng)性能。三個運算單元均用VerilogHOL描述完成，分別用一個寄存器來寄存運算結(jié)果。2.2三電平叭附M功率放大器原理叭附M功率放大器分為：兩電平功率放大器和三電平功率放大器，其中兩電平功率放大器是功率放大器的輸出為＋U或者一（u為全橋電路供電電壓），電流紋波振幅為：△i二些2L（6）其中為直流電壓，幾為開關(guān)周期，從方程（6）我們可以看出電流紋波振幅正比于直流電壓而反比于開關(guān)頻率。如果通過提高直流電壓來得到一個陡峭的電流上在這種情況下電流以的速度緩慢下降。在干燥設(shè)備干燥設(shè)備系統(tǒng)中由干轉(zhuǎn)子大部分時間能夠在線圈的中心旋轉(zhuǎn)，只有轉(zhuǎn)子位里或線圈電流超出或低于一定的范圍，線圈才處于充電和放電狀態(tài)，而大部分時間處于續(xù)流狀態(tài)，因而大大減小了開關(guān)頻率。2.3三電平日柑M功率放大器設(shè)計數(shù)字功率放大器模塊主要包括兩部分：日四M載波產(chǎn)生模塊和控制邏輯產(chǎn)生模塊。n柑M載波產(chǎn)生模塊主要產(chǎn)生三角波，其設(shè)計原理為：在FPCA中設(shè)皿一個寄存器和一個計數(shù)器，計數(shù)器包括使能和清零信號輸入，在使能信號為真時，計干燥設(shè)備算器向上計
數(shù)，當(dāng)計數(shù)器的計數(shù)值達(dá)到一個設(shè)定值（N）時，計數(shù)器開始向下計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器值為零時，計數(shù)器再次向上計數(shù)，依次循環(huán)，通過一個寄存器輸出，即可得到一個zui大值為N的三角波。控制邏輯產(chǎn)生模塊的控制策略為：l）設(shè)在時刻三角波的輸出為城t）,PIO模塊的輸出為，（t），控制邏輯產(chǎn)生模塊輸出為QI、QZ、Q3、Q4。2）當(dāng)e（t）之。時，干燥設(shè)備線圈為續(xù)流狀態(tài)或充電狀態(tài)，e（t）＞城t），線干燥設(shè)備圈處于充電狀態(tài)，找O'n（t），線圈處于于設(shè)定值M逐漸增加到超出M時，可以從ql、qZ、q3、q4的狀態(tài)看出，系統(tǒng)大部分時間處于續(xù)流狀態(tài)（q1qZq3q4=1010），只有在位移遠(yuǎn)離設(shè)定值時才會出現(xiàn)充電、放電狀態(tài)，從而大大減少了開關(guān)頻率，陽氏系統(tǒng)功率。在move值遠(yuǎn)低于設(shè)定值時，q1qZq3q4=1001，系統(tǒng)進入充電狀態(tài)。在move值遠(yuǎn)高于設(shè)定值時，q1qZq3q4=0110，系統(tǒng)進入放狀態(tài)。從實時性上考慮，「PGA為硬件編程，壓肋頻率可以達(dá)幾百兆赫茲，并且并行處理，從反饋信號輸入到控制信號輸出，時間延遲只有幾百納秒，實時性和動態(tài)性能非常好。4結(jié)束語本文研究了干燥設(shè)備干燥設(shè)備的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，然后提出了基于FpGA的設(shè)計，對控制系統(tǒng)的各個模塊進行了原理性分析和設(shè)計，并且在設(shè)計中引入PIO控制等算法，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能。在此墓礎(chǔ)上，本設(shè)計還有待進一步完善，可以引入一些復(fù)雜控制算法，如模糊控制、遺傳算法等等，對于這些算法「pCA實現(xiàn)還需進一步深入研究。
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