基于DSP的五自由度静电悬浮微陀螺悬浮控制算法的研究

更新时间：2020-03-20 23:33:39 大小：4M 上传用户：守着阳光1985 查看TA发布的资源 标签：dsp 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

静电悬浮转子微陀螺是一种由扁平转子和定子电极(包括悬浮、旋转和检测等电极)构成的MEMS器件。它采用高精度静电陀螺球形转子的支承方式和经典陀螺仪盘形转子的工作方式，具有比振动式微陀螺精度高的潜在优点，并可同时测量二轴角速度和三轴线加速度。该类新颖的MEMS陀螺已经成为高精度、多轴集成微惯性传感器发展的重要方向，具有广阔的应用前景。实现静电悬浮微陀螺的关键技术主要包括仿真设计技术、微机械制造技术、转子的微位移检测技术及其稳定悬浮、恒速旋转控制技术和真空封装技术等。本论文主要是采用Matlab仿真和实验相结合的方法，研究不同的控制算法(PID控制算法和超前-滞后校正控制算法)对静电悬浮微陀螺五自由度悬浮控制系统的影响，其主要研究内容和结论如下：为了准确推导出静电悬浮转子微陀螺的空气阻尼系数的大小，给五自由度悬浮控制系统建模和理论研究提供一定的指导。在本论文的第二章中，主要利用传统的线性雷诺方程和Couette流方程，理论上推导了悬浮转子轴向振动、径向振动的压膜阻尼系数和绕Z轴旋转的滑膜阻尼系数。其次，构建了基于PID控制算法和超前-滞后校正控制算法的五自由度悬浮系统模型，并对其稳定性、开环、闭环和支承刚度等性能进行了Matlab仿真分析和设计。最后，提出了变结构控制算法-BangBang控制结合PID控制算法，用于消除转子起支过程中静电力的非线性性。为了克服AT89C51单片机I/O口数目有限的缺点，在本论文的第三章中，设计了一种基于I/O扩展技术的新型DDS信号发生电路。它主要是利用2片“3-8译码器-74LS138芯片”，实现对单片机I/O口的扩展。其次，设计了相应的无限增益多端反馈电路-MFB带通滤波电路和前置放大电路，用于放大载波信号，以满足实验的要求。在DDS信号发生电路和DSP信号处理过程中，都需要编写相应的软件程序，用于载波信号的产生和电路信号的处理。在本论文的第三章和第六章中，主要利用Keil C软件，编写了基于汇编语言的信号发生电路的软件程序，并给出了各路载波信号控制字的计算方法。其次，制作了静电悬浮微陀螺测控系统的上位机界面，用于实时显示转子悬浮过程中5自由度的位移信号。最后，完成了4路PID悬浮控制参数和超前-滞后校正控制参数的上下位机传递。悬浮控制...