基于MATLAB快速控制原型的磁懸浮控制系統(tǒng)研究.pdf

1、磁懸浮技術(shù)具有無摩擦、無磨損、無需潤滑以及壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，在能源、交通、航空航天、機(jī)械工業(yè)和生命科學(xué)等高科技領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用背景。 控制器是磁懸浮系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其性能與系統(tǒng)的穩(wěn)定性及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有著密切關(guān)系?？刂破鲬?yīng)如何設(shè)計(jì)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定地工作并達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)是研究磁懸浮系統(tǒng)必須解決的問題。而控制器的核心是控制算法及其實(shí)現(xiàn)。對單自由度磁懸浮系統(tǒng)進(jìn)行研究是研究主動(dòng)磁懸浮技術(shù)的一個(gè)有效方法，它是多自由度磁懸浮裝置的簡化

2、與去耦，在研究各種控制器算法，運(yùn)用新技術(shù)方面具有重要的作用，可以為較復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試提供硬件和軟件的準(zhǔn)備。為了研究一種磁懸浮控制系統(tǒng)快速開發(fā)方法和設(shè)計(jì)一個(gè)方便研究復(fù)雜控制算法的平臺(tái)，本文基于MATLAB的快速控制原型開發(fā)方法設(shè)計(jì)了單自由度磁懸浮球系統(tǒng)。 本文對單自由度磁懸浮球系統(tǒng)進(jìn)行分析后，建立其數(shù)學(xué)模型，確定控制器方案并設(shè)計(jì)了PID控制器。以快速控制原型技術(shù)為基礎(chǔ)，提出了基于MATLAB/RTW的快速控制原型開發(fā)平臺(tái)，并在

3、此平臺(tái)上搭建磁懸浮球?qū)崟r(shí)控制系統(tǒng)，完成了磁懸浮球快速控制原型開發(fā)。 進(jìn)而在快速控制原型上嘗試了變參數(shù)PID和滑模變結(jié)構(gòu)復(fù)雜控制器算法仿真及實(shí)現(xiàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)仿真分析發(fā)現(xiàn)，變參數(shù)PID控制器不論是上升時(shí)間和超調(diào)量，還是調(diào)節(jié)時(shí)間都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器；變結(jié)構(gòu)控制器與控制對象的參數(shù)及外界擾動(dòng)無關(guān)，具有快速響應(yīng)、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)使系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)性和很強(qiáng)的魯棒性。 本文驗(yàn)證了基于MATLAB的快速控制原型開發(fā)方法能有效應(yīng)用在磁懸浮控