磁懸浮球系統(tǒng)控制算法的研究

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1、碩±學(xué)位論文ｉ論文題目：遊ｉ浮球系統(tǒng)控制算法的研究Ｉ趙勇教授：指導(dǎo)教師糾臟％心ｆｅｒ－國內(nèi)圖書分類號：ＴＰ２７３密級：公開國際圖書分類號；６２１．３西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文磁懸淫巧系統(tǒng)控制算法的研究二０—年級Ｈ級姓名王曉樂申請學(xué)位級別工程碩擊專業(yè)電氣工程指導(dǎo)老師趙勇教授趙立峰副教授二〇—六年四月＂ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＰ２７３Ｕ．Ｄ．Ｃ：６２１．３ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｂｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＲＥＳＥＡＲＣＨ

2、ＯＦＣＯＮＴＲＯＬＡＬＧＯＲＩＴＨＭＯＦＭＡＧＮＥＴＩＣＬＥＶＩＴＡＴＩＯＮＢＡＬＬＣＯＮＴＲＯＬＳＹＳＴＥＭＧｒａｄｅ：２０１３ＣａｎｄｉｄａｔｅＸｉａｏＷａｎｌｅ：ｇＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＳｅｃｉａｉ：ＥｅｃｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｐｌｔｙｌｔｒｇｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＺｈａｏＹｏｎｇｐＤｅｐｕｔｙＩｎｓｔｒｕｃｔｏｒ：ＺｈａｏＬｉｆｅｎｇＡｒｉｌ２０１６ｐ，西南交通大學(xué)學(xué)位論文版枚使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同

3、意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)西南交通大學(xué)可Ｗ將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１．保密□，在年解密后適用本授權(quán)書；２．不保密＾使用本授權(quán)書。＂＂（請在Ｗ上方框內(nèi)打Ｖ）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)老師簽名：日期；日期：西南交通大學(xué)碩±學(xué)位論文主要工作（貢獻(xiàn)）聲明本人在學(xué)位論文中所做的主要王作如下：在對磁懸浮球系統(tǒng)的特點、控制算法現(xiàn)狀進(jìn)行充分了解的基礎(chǔ)上，利用力學(xué)、電磁學(xué)等知識建立了系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)建模及線性化

4、后的模型。Ｗ磁懸浮球控制系統(tǒng)為，針對基于ＰＩＤ算法的磁懸浮球控制系統(tǒng)不具備優(yōu)質(zhì)的動態(tài)性能的問題研究對象，將動態(tài)性能較高的模糊控制算法與其結(jié)合，構(gòu)建了模糊ＰＩＤ控制器。接著Ｗ模糊ＰＩＤ控制的機(jī)理為著手點，剖析控制中出現(xiàn)的問題，利用模糊變量論域范圍的優(yōu)化引出了變論域自適應(yīng)模糊一ＰＩＤ控制器。最后，提出種名為多類別滿意優(yōu)化控制的新型算法來解決不同類別信號輸入的情況下，控制參數(shù)優(yōu)化滿意度量化程度低、控制系統(tǒng)性能評價指標(biāo)缺乏針對性的問題。并利用Ｓｌｉｎｋ的仿工具Ｗ及磁懸浮球控制系統(tǒng)實時控制ｉｍｕ真平臺進(jìn)行了各個控制算法的驗證，從而對控制性能做出評價。本人在學(xué)位論文中所做的

5、貢獻(xiàn)如下：１．將模糊變量論域范圍優(yōu)化搭建了變論域自適應(yīng)模糊ＰＩＤ控制器，使磁懸浮球?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定懸浮，利用滿意度函數(shù)求出了系統(tǒng)控制性能的綜合滿意度值８４．１８％，比ＰＩＤ控制器的綜合滿意度６７．７３％高１４％左右；＂＂２．首次提出了多類別的概念，在磁懸浮控制中，對跟蹤信號建立輸入信號庫，實現(xiàn)控制性能評價的分類；一３．提出了種新的控制算法即多類別滿意優(yōu)化控制算法，在磁懸浮球穩(wěn)定懸浮的基礎(chǔ)上，解決了在不同類別信號輸入的情況下，控制參數(shù)優(yōu)化滿意度量化程度低、控制系統(tǒng)性能評價指標(biāo)缺乏針對性的問題。，本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所得的成果

6、，。除文中己經(jīng)注明引用的內(nèi)容外本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明。本人完全了解違反上述聲明所引起的一切法律責(zé)任將由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：西南交通大學(xué)碩±研究生學(xué)位論文第巧摘要磁懸浮技術(shù)是磁懸浮列車、磁懸浮高速電機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵，磁懸浮控制技術(shù)作為磁懸浮技術(shù)的核也受到了人們的廣泛關(guān)注。一磁懸浮控制器開發(fā)難度大的原因在于磁懸浮系統(tǒng)本身的不確定性。因此，設(shè)計一個精度高的磁懸浮系統(tǒng)作為保障個品質(zhì)優(yōu)良的控制器需要。磁懸浮球系統(tǒng)憑借實時控制要求度高的特點，成為了各種

7、控制算法實施、檢驗的對象。本文Ｗ磁懸浮球控制系統(tǒng)為研究對象，尋求更高精度的控制算法Ｗ及更具針對性的控制性能評價方式。首先在磁懸浮球系統(tǒng)特性、構(gòu)成Ｗ及工作原理等相關(guān)知識充分了解的基礎(chǔ)之上，利用力學(xué)、電磁學(xué)等知識建立了系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)建模及線性化盾的模型，并借助ＭＡＴＬＡＢ工具分析系統(tǒng)的可控性、可觀性、穩(wěn)定性。基于ＰＩＤ算法的磁懸浮球控制系統(tǒng)并不具備優(yōu)質(zhì)的動態(tài)性能，為了解決這個問題