基于MOSFET放大器原理电磁齿轮控制系统自适应电源的研究

摘要

电磁齿轮是一种新型的非接触齿轮传动机构，其设计制造与普通齿轮有所不同，这是由其自身的特点决定的，它在医疗器械、机器人、食品、化工等领域有广泛的应用前景。 本文得到了贵州省科技基金“永磁与电磁直齿圆柱混合齿轮的研究”和贵州大学基金“单极直齿圆柱电磁齿轮装置的研究”等项目的资助。文中简述了电磁齿轮国内外研究及应用情况，介绍了电磁齿轮的结构、特点和自适应电源在电磁齿轮控制系统中应用的意义。基于零极点配置自校正控制器原理，针对被控对象-电磁齿轮传动系统研究设计了电磁齿轮控制系统，并对其参数进行辨识。自行设计了电磁齿轮中可变电源的模拟电路，介绍了MOSFET的结构、工作原理、特性和主要参数，放大电路的主要性能指标，及电源电路设计的主要原理，并在Protel99SE软件中进行电路的设计开发，通过器件比较，对元器件参数进行合理选择。应用Multisim软件对电源电路进行仿真，通过仿真结果，得出电源电路中输入电压与输出电流的关系式，则控制电压值就可以控制电流的输出值，以达到根据电磁齿轮的输出转矩来改变线圈电流的目的。 本文设计的电磁齿轮控制系统自适应电源具有可行性，为以后的研究工作提供参考。

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第一章 绪论

1.1磁力齿轮国内外研究及应用情况

1.2磁力齿轮的结构及其传动类型

1.2.1磁力齿轮的结构类型

1.3电磁齿轮的特点

1.4电磁齿轮控制系统中自适应电源研究的意义及内容

1.4.1电磁齿轮控制系统中自适应电源研究的意义

1.4.2本课题的研究内容

第二章电磁齿轮控制系统研究

2.1电磁齿轮的运动学分析与动力学模型研究

2.1.1电磁齿轮运动学分析

2.1.2电磁齿轮动力学模型研究

2.1.3电磁齿轮运行稳定性分析

2.2电磁齿轮控制系统传递函数研究

2.3电磁齿轮传动系统零极点配置自校正控制系统

2.3.1极点配置自校正控制规律

2.3.2电磁齿轮零极点配置自校正控制模型及系统的参数辨识

2.3.3电磁齿轮控制系统零极点配置自校正控制器

第三章电磁齿轮中可变电源电路设计的理论

3.1电源电路图及工作原理

3.2功率元件

3.2.1功率MOSFET结构和工作原理

3.2.2功率MOSFET的特性和主要参数

3.3电源中功率模块放大器的设计原理

3.3.1放大电路的主要性能指标

3.4电源中集成运算放大电路设计的原理

3.4.1集成运算放大器的结构

3.4.2集成运算放大器的电压传输特性

3.4.3集成运算放大器的主要性能参数

3.4.4放大电路中的反馈

3.4.5集成运算放大器的性能特点

3.4.6基本运算电路

第四章基于Proltel 99 SE电磁齿轮自适应电源电路的设计

4.1 Protel 99 SE软件简介

4.2电路原理图的设计步骤

4.3自适应电源功率模块设计及其参数选择

4.3.1功率模块设计

4.3.2参数选择

4.4放大电路模块

4.4.1放大电路设计

4.4.2参数选择

第五章基于Multisim的电磁齿轮自适应电源的仿真研究

5.1 Multisim埘软件简介

5.2仿真电路图

5.3电路仿真分析

5.4电路测试

5.5仿真结果

第六章 结论

致 谢

参考文献

附录Ⅰ 攻读硕士期间公开发表的论文