磁懸浮氣隙控制系統仿真與測量電路的硬件設計

電氣工程論文編號:DQ015    論文字數:21317,頁數:67  附論文材料，包括原理圖，PCB等

目 錄

摘 要 I
1  緒論 1
2  磁浮氣隙控制系統數學建模及仿真研究 4
2.1  磁懸浮系統數學分析 4
2.1.1磁懸浮控制基本原理 4
2.1.2磁懸浮磁場的電磁場分析 4
2.2  懸浮電磁鐵模型線性化處理 5
2.2.1直接反饋線性化處理 6
2.2.2懸浮系統模型的仿真和結果分析 8
3  基于PIC磁浮氣隙測量系統的硬件設計 11
3.1  單片機PIC16F87X系列簡介 11
3.1.1 單片機主要性能及外圍特征 11
3.1.2 PIC16F877X系列單片機端口及寄存器 12
3.1.3模擬數字轉化器模塊 13
3.2  硬件電路組成及工作原理 14
3.2.1電源電路設計 14
3.2.2復位及時鐘電路設計 15
3.2.3電流信號處理電路設計 16
3.2.4AT24C02讀寫電路設計 16
3.2.5液晶顯示單元電路設計 17
3.2.6 鍵盤電路設計 18
4  基于PIC磁浮氣隙測量系統的軟件設計 19
4.1  軟件集成開發環境MAPLAB的簡介 19
4.1.1MPLAB MCD2的驅動安裝 19
4.1.2工程項目的建立 21
4.2  RT-12864-10液晶顯示屏簡介 23
4.2.1液晶顯示屏的主要技術參數 23
4.2.2內置T6963C控制器圖形液晶顯示模塊的電路特性 25
4.2.3內置T6963C控制器圖形液晶顯示模塊的軟件特性 27
4.3  磁浮氣隙測量系統的軟件設計 31
4.3.1主程序的功能及流程框圖 31
4.3.2鍵盤掃描及其延遲函數 35
4.3.3 A/D轉換和標度轉化函數 36
4.3.4AT24C02讀寫函數 38
4.3.5液晶顯示函數 40
5  基于PIC磁浮氣隙測量系統的軟硬件調試 43
5.1  測量系統的硬件調試 43
5.1.1脫機調試 43
5.1.2仿真調試 43
5.2  測量系統的軟件調試 44
6  總結 45
致 謝 46
參考文獻 47
附錄1 48

摘 要
 本文的主要內容是對磁懸浮氣隙控制系統仿真和模擬懸浮氣隙測量電路的設計和研究。首先應用MATLAB的Simulink動態仿真功能，通過繪制框圖建立了單電磁鐵磁懸浮氣隙控制系統的數學模型，并利用反饋線性化方法對非線性模型進行相應的處理。再通過設計以單片機PIC16F877為控制核心的測試板，對輸入的電信號進行模擬轉化為懸浮氣隙和具有對懸浮氣隙的測距功能，實現了采樣數據的處理與存儲，并通過LCD顯示相關技術數據。本系統設計簡單、運行穩定可靠，較容易實現對氣隙間距合理、準確的測量與控制，并可以很直觀的將結果從LCD上讀出來。本文通過對磁懸浮氣隙控制系統仿真和模擬懸浮氣隙測量電路的設計和研究，為以后的磁懸浮技術更深入的應用奠定了基礎。
 
關鍵詞: 磁懸浮氣隙測量系統、MATLAB動態仿真、單片機PIC16F877、氣隙測量
 
Abstract
The main content of the article is to simulate the magnetic suspension system with a functional control of the air-gap and devise the magnetic suspension circuit with the functions of air-gap measure. First of all, apply the dynamic simulation of MATLAB, through the drawing diagram to establish Mathematical model of the magnetic suspension air-gap control system for the single magnet, use the method of feedback linearization to deal with nonlinear model. Then to design the test board that use PIC16F877 microchip for core, the input of analog signals into a gap and have the function of the air-gap measure, process and storage the sampling data, finally display the relevant technical data through the LCD(Liquid Crystal Display). The system is simple, stable and reliable operation; also more easily to achieve a reasonable, accurate air-gap measurement control, the results can be very intuitive read out on the LCD. Based on magnetic suspension system with a functional control be simulated and the magnetic suspension circuit with the functions of air-gap measure be devised, the magnetic suspension technology will be more in-depth applied for the future.
 
 Keywords:  Magnetic suspension air-gap measure system, MATLAB dynamic simulation,
 The Single chip of PIC16F877, air-gap measure