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研究生: 江育昇
Yu-Sheng Chiang
論文名稱: 無軸承離心泵控制
指導教授: 董必正
Pi-Cheng Tung
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 119
中文關鍵詞: 磁浮軸承永磁同步馬達PID控制器干擾觀測器
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  • 本論文分別以Kollmorgen製造之電流放大器EM19-28030-A02以及功率晶體驅動板實現無軸承離心泵之控制,以強健之PID控制器設計位置迴路與電流迴路控制磁浮軸承系統使永磁轉子穩定浮起,並應用PI控制器、干擾觀測器、前饋補償器於永磁同步馬達之控制,於無載狀態達到額定轉速。
    實驗方面以德州儀器所生產的數位訊號處理器TM320F28335作為核心處理器,並使用Code Composer Studio作為軟體編譯開發環境,將控制演算法導入無軸承同步馬達系統。實驗步驟為:先對磁浮軸承系統進行懸浮控制,並下達轉速命令使其運轉至3000rpm,接著以Gain Scheduling方式導入另一組更強健之位置PID控制器參數,並分析轉子軌跡-控制電流之關係。


    In this paper, the current amplifier EM19-28030-A02 manufactured by Kollmorgen and the MOSFET driver board were used to realize the control of the bearingless centrifugal pump. The PID controller was designed in the position loop and the current loop to control the magnetic bearing system. The PI controller, the disturbance observer, and the feedforward compensator were used to control permanent magnet synchronous motor. Reached the rated speed in the no-load state.
    In the experiment, the digital signal processor TM320F28335 produced by Texas Instruments was used as the core processor, and Code Composer Studio was used as the software compilation development environment to introduce the control algorithm into the bearingless synchronous motor system. The experimental steps were as follows: firstly float up the magnetic rotor, and then issue the speed command to run to 3000 rpm. Then introduce another set of more robust position PID controller parameters in Gain Scheduling mode, and analyze the rotor trajectory-control current relationship.

    目錄 摘要 i Abstract vi 目錄 vii 圖目錄 ix 表目錄 xvi 符號說明 xvii 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 3 第二章 無軸承離心泵之硬體與周邊電路介紹 4 2.1前言 4 2.2磁浮馬達新舊架構比較 4 2.3感測器資訊定義 7 2.4 TMS320F28335數位訊號處理器簡介 9 2.5控制系統之電路簡介 11 第三章 永磁式磁浮軸承控制 17 3.1前言 17 3.2軸承繞組介紹 18 3.3永磁型磁浮軸承懸浮原理 20 3.4磁懸浮力公式推導 22 3.5一階低通濾波器 26 3.6磁浮軸承控制架構圖 27 3.6.1 架構一…………………………………………………27 3.6.2 架構二…………………………………………………28 第四章 永磁同步馬達驅動 31 4.1前言 31 4.2馬達繞組介紹 32 4.3永磁同步馬達數學模型 33 4.4磁場導向控制 34 4.5電流迴路控制器設計 36 4.5.1 PI控制器設計………………………………………….36 4.5.2 前饋補償器設計…………………………………….…38 4.5.3 干擾觀測器設計……………………………………….42 4.6永磁同步馬達控制架構 48 4.6.1 架構一………………………………………………….48 4.6.2 架構二………………………………………………….49 4.6.3 架構三………………………………………………….50 第五章 磁浮軸承及同步馬達實作成果 52 5.1前言 52 5.2實驗硬體配置 53 5.3 實驗器材介紹 56 5.4脈波寬度調變(PWM)設定 59 5.5 程式規劃流程 60 5.6 以電流放大器驅動磁浮軸承與馬達成果 62 5.7 以電流放大器驅動磁浮軸承搭配驅動板驅動馬達成果 69 5.8以功率晶體驅動板驅動磁浮軸承及馬達成果 76 5.9各架構下的比較 97 第六章 結論與未來展望 99 參考文獻 100

    參考文獻
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