磁悬浮平台控制系统的评估与优化

发布时间：2020-12-13 05:04

　　因为磁悬浮平台无摩擦且能控制悬浮高度的特点,本文选用磁悬浮平台模拟太空中的无重力环境,利用磁极与导轨之间的磁场力来平衡整个系统的重力,使平台在悬浮的状态下沿着导轨进行无碰撞无摩擦的长直线运动。为了检验已构建的磁悬浮平台的性能,本研究对其进行了评估实验,实验中磁悬浮系统因自身鲁棒性不足而出现俯仰问题和重物单摆问题。对磁悬浮控制模型进行理论分析发现其鲁棒性不足是因为在构造磁悬浮控制系统的计算过程中作出了一系列的简化,导致只能通过试凑法获得的控制器参数。这样使磁悬浮装置成品的鲁棒性比起理论上的大打折扣。针对磁悬浮实验出现的单摆振荡现象,分析了系统的负阻尼来自于单摆的低频振荡。当单摆的摆长越长时,振荡的频率越低,系统就越有可能出现负阻尼的情况。本研究提出了在悬点处添加粘性阻尼力方法。经实验验证,添加粘性阻尼后的系统阻尼增加鲁棒性有所改善。针对无法精确计算出磁悬浮系统模型的问题,本研究使用神经网络中的BP算法对实验获得的数据进行系统辨识,得到比简化数学模型更精确被控对象的网络模型。并用神经网络PID代替原有的控制器构建新的控制系统,解决了由于传统磁悬浮系统设计过程中的模型简化处理,对简化模型进行... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２延世大学磁悬浮平台??１．３论文研究主要问题??

２．１．１磁悬浮系统工作原理??磁悬浮平台是以磁极与导轨之间的电磁力来平衡平台的重力，以此达到悬浮??的效果，其原理图如图２－１所示。????控制器??—功??％?＾?个，??磁，??－＼：?感?〒???；?ｙ器??平台｜?—｜??图２－１磁悬浮平台原理图??电磁铁和平台之间的电磁场产生相互作用的磁场力。平台受到的向上的电??磁铁吸力／与向下的重力始终相等时可以实现平台的稳定悬浮。由于电磁铁??的吸力可以根据传感器检测到的平台位移量进行改变。当系统受到干扰时，平??７??

—－卜?ｒ—ｒ?．?，?—￣…??謂慰??磁极对３?＾?磁极对１??图２－３磁极对分布图??个平面的原则，图２－３中丨、２、３三对器的反馈信号由各自对应的传感器提更加敏感，将传感器安装在力臂较磁极轴对称。将磁极对２和３等效成一个。??和保护侧板后，装置的立体结构图如

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本文编号：2913951