单点悬浮系统的自抗扰控制研究
发布时间：2022-07-11 10:06
单点悬浮控制是各式各样的悬浮支承技术的基本控制单元,研究单点悬浮系统的控制问题对于提升常导吸力型磁浮列车悬浮系统性能和解决我校“虹轨”系统的导向问题具有现实意义。单点悬浮系统存在很强的非线性和模型不确定性,依赖受控制对象精确数学模型的控制算法在抑制系统参数摄动和外界干扰方面的能力有限,同时悬浮系统运行工况复杂,固定参数的控制器在系统受到较大干扰时控制效果很不理想,甚至出现失稳的情况。本文以单点悬浮系统为研究对象,运用自抗扰控制理论设计悬浮控制器,以达到较好的抗干扰性能和控制精度。本文首先以力学和电磁学为切入点,对单点悬浮系统进行数学建模,并对线性化后的单点悬浮系统进行分析。其次,针对传统PID控制算法在单点悬浮系统中不具备较强的控制冗余性和抗干扰性问题,利用自抗扰控制理论设计了一种基于自抗扰控制器的单点悬浮控制系统,并给出自抗扰控制器的参数整定方法。再次,利用MATLAB仿真软件对所设计的自抗扰控制器从阶跃响应、跟随响应、控制冗余性和鲁棒性方面进行性能分析。最后搭建了一套基于TMS320F28335单点悬浮控制系统实验平台,为悬浮实验创造了良好的基础,并分别对平台的位置传感器、数字控制...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 论文研究意义
1.2 磁悬浮技术的研究现状
1.2.1 国内外磁悬浮控制技术的研究现状
1.2.2 自抗扰控制的发展与应用现状
1.2.3 磁悬浮系统斩波器的研究现状
1.3 论文研究的主要内容与章节安排
第二章 单点悬浮系统的原理及其数学模型的建立
2.1 单点磁悬浮系统简介
2.1.1 单点磁悬浮系统的组成
2.1.2 单点磁悬浮系统的工作原理
2.1.3 单点磁悬浮系统的特性
2.2 单点磁悬浮系统的建模
2.2.1 单点悬浮系统的动力学方程
2.2.2 单点悬浮系统的电磁力方程
2.2.3 单点悬浮系统电磁铁的电路方程
2.2.4 单点悬浮系统的方程描述
2.3 单点悬浮系统的线性化
2.4 本章小结
第三章 单点悬浮系统的自抗扰控制器设计
3.1 自抗扰控制的优势
3.1.1 自抗扰控制的特点
3.1.2 自抗扰控制的构成
3.2 单点悬浮系统的自抗扰控制器设计
3.2.1 跟踪-微分器的设计
3.2.2 扩张状态观测器的设计
3.2.3 非线性控制律的设计
3.3 自抗扰控制器参数的整定
3.4 单点悬浮系统的自抗扰控制仿真
3.4.1 自抗扰控制的阶跃响应
3.4.2 自抗扰控制的冗余性
3.4.3 自抗扰控制的跟随响应
3.4.4 鲁棒性实验
3.4.5 参数b对扩张状态观测器的影响
3.5 本章小结
第四章 单点悬浮控制系统的实现
4.1 单点悬浮控制系统总体介绍
4.2 单点悬浮系统的斩波器分析
4.3 斩波器部分器件选型计算
4.3.1 斩波器的MOSFET选型
4.3.2 斩波器的电容选型
4.3.3 斩波器的电阻选型
4.4 斩波器驱动电路设计
4.5 PWM波占空比分析
4.6 位置传感器系统设计
4.6.1 硅光电池的原理
4.6.2 硅光电池的线性度
4.7 控制器的硬件实现
4.7.1 TMS320F28335简介
4.7.2 DSP最小系统
4.8 控制软件的设计
4.9 本章小结
第五章 单点悬浮实验
5.1 自抗扰控制实验研究
5.2 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]单点悬浮系统的自抗扰控制算法[J]. 杨杰,石恒,胡海林,黄晨. 兵器装备工程学报. 2020(04)
[2]中频感应加热技术在陆地油田井口管线中的应用[J]. 景阳阳,闫鸿魁,王显铭,刘安康. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2019(03)
[3]H infinity Control for Sandwiched Maglev Stage with Dynamic Damping[J]. Ningran Song,Shuyuan Ma,Zongqing Zhang,Shansi Zhang,Changmeng Liu. Journal of Beijing Institute of Technology. 2019(02)
[4]基于DSP和STM32的航姿参考系统设计[J]. 白万涛,高国伟. 传感器世界. 2017(12)
[5]基于ADRC的随机库存控制[J]. 任庆忠,张荣,邹莉娜. 管理工程学报. 2017(03)
[6]一种数字化闭环矢量控制标准源的设计与应用[J]. 潘俊涛,梁捷,颜丹丹,程万旭. 广西电力. 2017(01)
[7]A new PMSM speed modulation system with sliding mode based on active-disturbance-rejection control[J]. 荣智林,黄庆. Journal of Central South University. 2016(06)
[8]飞机防滑刹车系统控制器优化设计[J]. 刘文胜,许丰瑞,马运柱,陈梦樵. 计算机仿真. 2016(02)
[9]采用DSP/FPGA的通用雷达伺服控制器的设计与实现[J]. 李红. 机械与电子. 2015(01)
[10]无人直升机航向自抗扰控制[J]. 方勇纯,申辉,孙秀云,张旭,鲜斌. 控制理论与应用. 2014(02)
博士论文
[1]基于磁通反馈的悬浮控制方法研究及实现[D]. 张文清.国防科学技术大学 2014
[2]磁浮列车悬浮系统的数字控制技术研究[D]. 张锟.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]航天器姿轨系统自抗扰控制方法研究[D]. 苏琳琳.吉林大学 2019
[2]基于自抗扰控制技术的PMSM无传感器系统研究[D]. 李瑞朋.哈尔滨工业大学 2019
[3]两轴协同式位置-速度-张力协同测控系统[D]. 张凯楠.杭州电子科技大学 2019
[4]永磁超环面电机的自抗扰控制策略研究[D]. 贾鑫.天津工业大学 2019
[5]悬浮电流特性及悬浮斩波器电流跟随控制策略研究[D]. 盛婕.西南交通大学 2018
[6]微网储能逆变器并网/离网切换控制策略的研究[D]. 杨沛麟.天津理工大学 2018
[7]四旋翼无人机姿态的自抗扰控制算法研究[D]. 唐堂.广西师范大学 2018
[8]基于自抗扰控制的坦克炮控系统研究[D]. 陈遵川.华中科技大学 2018
[9]磁悬浮系统的自抗扰控制策略研究[D]. 郑安荣.沈阳工业大学 2017
[10]一体化电动轮及四轮集成技术的研究[D]. 初国庆.山东大学 2017
本文编号：3657970
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 论文研究意义
1.2 磁悬浮技术的研究现状
1.2.1 国内外磁悬浮控制技术的研究现状
1.2.2 自抗扰控制的发展与应用现状
1.2.3 磁悬浮系统斩波器的研究现状
1.3 论文研究的主要内容与章节安排
第二章 单点悬浮系统的原理及其数学模型的建立
2.1 单点磁悬浮系统简介
2.1.1 单点磁悬浮系统的组成
2.1.2 单点磁悬浮系统的工作原理
2.1.3 单点磁悬浮系统的特性
2.2 单点磁悬浮系统的建模
2.2.1 单点悬浮系统的动力学方程
2.2.2 单点悬浮系统的电磁力方程
2.2.3 单点悬浮系统电磁铁的电路方程
2.2.4 单点悬浮系统的方程描述
2.3 单点悬浮系统的线性化
2.4 本章小结
第三章 单点悬浮系统的自抗扰控制器设计
3.1 自抗扰控制的优势
3.1.1 自抗扰控制的特点
3.1.2 自抗扰控制的构成
3.2 单点悬浮系统的自抗扰控制器设计
3.2.1 跟踪-微分器的设计
3.2.2 扩张状态观测器的设计
3.2.3 非线性控制律的设计
3.3 自抗扰控制器参数的整定
3.4 单点悬浮系统的自抗扰控制仿真
3.4.1 自抗扰控制的阶跃响应
3.4.2 自抗扰控制的冗余性
3.4.3 自抗扰控制的跟随响应
3.4.4 鲁棒性实验
3.4.5 参数b对扩张状态观测器的影响
3.5 本章小结
第四章 单点悬浮控制系统的实现
4.1 单点悬浮控制系统总体介绍
4.2 单点悬浮系统的斩波器分析
4.3 斩波器部分器件选型计算
4.3.1 斩波器的MOSFET选型
4.3.2 斩波器的电容选型
4.3.3 斩波器的电阻选型
4.4 斩波器驱动电路设计
4.5 PWM波占空比分析
4.6 位置传感器系统设计
4.6.1 硅光电池的原理
4.6.2 硅光电池的线性度
4.7 控制器的硬件实现
4.7.1 TMS320F28335简介
4.7.2 DSP最小系统
4.8 控制软件的设计
4.9 本章小结
第五章 单点悬浮实验
5.1 自抗扰控制实验研究
5.2 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]单点悬浮系统的自抗扰控制算法[J]. 杨杰,石恒,胡海林,黄晨. 兵器装备工程学报. 2020(04)
[2]中频感应加热技术在陆地油田井口管线中的应用[J]. 景阳阳,闫鸿魁,王显铭,刘安康. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2019(03)
[3]H infinity Control for Sandwiched Maglev Stage with Dynamic Damping[J]. Ningran Song,Shuyuan Ma,Zongqing Zhang,Shansi Zhang,Changmeng Liu. Journal of Beijing Institute of Technology. 2019(02)
[4]基于DSP和STM32的航姿参考系统设计[J]. 白万涛,高国伟. 传感器世界. 2017(12)
[5]基于ADRC的随机库存控制[J]. 任庆忠,张荣,邹莉娜. 管理工程学报. 2017(03)
[6]一种数字化闭环矢量控制标准源的设计与应用[J]. 潘俊涛,梁捷,颜丹丹,程万旭. 广西电力. 2017(01)
[7]A new PMSM speed modulation system with sliding mode based on active-disturbance-rejection control[J]. 荣智林,黄庆. Journal of Central South University. 2016(06)
[8]飞机防滑刹车系统控制器优化设计[J]. 刘文胜,许丰瑞,马运柱,陈梦樵. 计算机仿真. 2016(02)
[9]采用DSP/FPGA的通用雷达伺服控制器的设计与实现[J]. 李红. 机械与电子. 2015(01)
[10]无人直升机航向自抗扰控制[J]. 方勇纯,申辉,孙秀云,张旭,鲜斌. 控制理论与应用. 2014(02)
博士论文
[1]基于磁通反馈的悬浮控制方法研究及实现[D]. 张文清.国防科学技术大学 2014
[2]磁浮列车悬浮系统的数字控制技术研究[D]. 张锟.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]航天器姿轨系统自抗扰控制方法研究[D]. 苏琳琳.吉林大学 2019
[2]基于自抗扰控制技术的PMSM无传感器系统研究[D]. 李瑞朋.哈尔滨工业大学 2019
[3]两轴协同式位置-速度-张力协同测控系统[D]. 张凯楠.杭州电子科技大学 2019
[4]永磁超环面电机的自抗扰控制策略研究[D]. 贾鑫.天津工业大学 2019
[5]悬浮电流特性及悬浮斩波器电流跟随控制策略研究[D]. 盛婕.西南交通大学 2018
[6]微网储能逆变器并网/离网切换控制策略的研究[D]. 杨沛麟.天津理工大学 2018
[7]四旋翼无人机姿态的自抗扰控制算法研究[D]. 唐堂.广西师范大学 2018
[8]基于自抗扰控制的坦克炮控系统研究[D]. 陈遵川.华中科技大学 2018
[9]磁悬浮系统的自抗扰控制策略研究[D]. 郑安荣.沈阳工业大学 2017
[10]一体化电动轮及四轮集成技术的研究[D]. 初国庆.山东大学 2017
本文编号：3657970
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