永磁偏置磁悬浮球及其控制系统

发布时间：2023-02-08 08:02

　　混合磁悬浮球是一种典型的机电一体化系统,其中的控制器是磁悬浮控制系统至关重要的一环。因此,本论文以混合磁悬浮球系统的控制器为主,对混合磁悬浮球控制系统进行了研究。 在分析混合磁悬浮球系统构成及工作原理的基础上,开发了一套单自由度混合磁悬浮球实验装置,并以此系统为研究对象,针对系统具有大气隙和非线性特点,利用奇异摄动法导出了控制系统模型。 在分析PID控制器参数对控制系统性能影响的基础上,提出了采用变参数PID控制器对混合磁悬浮球进行控制,并给出了控制器参数的整定原则。在MATLAB的SIMULINK环境下用S-function编写变参数PID控制器的参数变化模块和混合磁悬浮球的非线性模型,并进行了动态仿真。 由于混合磁悬浮球系统为非线性,而传统PID控制器通常不能有效克服被控对象模型参数的大范围变化及其非线性因素的影响,所以,本文首先设计了基本模糊控制器,并用MATLAB进行了仿真研究。为了改善系统的稳态性能,之后又提出采用Fuzzy-PID双模控制器,在大偏差范围内采用模糊控制,小偏差范围内采用传统PID控制,并进行了混合磁悬浮球起浮特性的仿真,仿真结果表明这种控制策略有利于使磁悬浮...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 磁悬浮技术的研究现状
    1.3 磁悬浮系统控制方法的现状和发展趋势
    1.4 论文的内容安排
第2章 混合磁悬浮球模拟控制系统
    2.1 单自由度混合磁悬浮球工作原理
    2.2 混合磁悬浮球模拟控制系统
        2.2.1 电磁铁线圈结构
        2.2.2 光电位置传感器
        2.2.3 模拟PID 控制器
        2.2.4 驱动电路
        2.2.5 模拟控制系统
    2.3 本章小结
第3章 基于奇异摄动法的混合磁悬浮球系统数学模型的建立
    3.1 磁悬浮系统中磁场力的几种不同表达式
    3.2 基于奇异摄动法的理论数学模型描述
    3.3 本章小结
第4章 混合磁悬浮球变参数PID 控制器
    4.1 混合磁悬浮球控制系统结构
    4.2 PID 控制
        4.2.1 控制器的参数选择
    4.3 变参数PID 控制
        4.3.1 变参数PID 控制器分析
    4.4 控制算法仿真
        4.4.1 S 函数简介
        4.4.2 线性仿真
        4.4.3 非线性仿真
    4.5 本章小结
第5章 混合磁悬浮球系统模糊PID 控制
    5.1 模糊控制概述
        5.1.1 模糊控制的基本原理
        5.1.2 模糊控制器的设计
    5.2 混合磁悬浮球的基本模糊控制仿真
    5.3 混合磁悬浮球的模糊PID 控制器
        5.3.1 模糊PID 控制器的设计
        5.3.2 混合磁悬浮球的Fuzzy-PID 双模控制仿真
        5.3.3 混合磁悬浮球的参数自调整Fuzzy-PID 控制
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3737628