磁懸浮系統(tǒng)的常規(guī)控制方法研究

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1、題目：磁懸浮系統(tǒng)的常規(guī)控制方法研究磁懸浮的作用是利用電磁力克服物體的重力，使物體沿著或繞著某一基準框架的一軸或幾軸保持固定位置不變，懸浮體和支撐之間沒有任何接觸。因而克服了由摩擦帶來的能量消耗和速度限制，磁懸浮技術是一門新興的機電一體化技術，由于其具有無摩擦、無磨損、無需潤滑、壽命長、低功耗、無噪聲等優(yōu)點，引起了世界各國科學界的特別關注。磁懸浮系統(tǒng)性能的優(yōu)劣很大程度上取決于控制器的特性，高精度、高響應頻率和輸出不受外界干擾的特性以及磁懸浮中參數的攝動和外界不確定的干擾因素都是難以解決的棘手問題，傳統(tǒng)控制難以滿足系統(tǒng)要求，因此對控制方法的

2、研究有其非常重要的意義。本文首先詳細介紹了磁懸浮系統(tǒng)的基本組成及工作原理，并且利用動力學和電磁學原理在實驗的基礎上建立了磁懸浮系統(tǒng)的數字模型，運用PID控制、根軌跡、頻域響應、狀態(tài)空間等控制方法，研究磁懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，指出磁懸浮系統(tǒng)是本質不穩(wěn)定的，需通過控制器對其穩(wěn)定控制。其次，系統(tǒng)的研究了PID控制方法的特點與PID控制器的工作原理以及PID控制器的參數整定，然后，簡單的介紹了根軌跡法、MATLAB以及MATLAB中的Simulink,在實驗的基礎上推導磁懸浮系統(tǒng)的的數學模型在Simulink上進行仿真。最后,本文通過建立磁懸浮控制

3、系統(tǒng)的數字模型，設計了磁懸浮PID控制器，并對系統(tǒng)應用MATLAB仿真，繪制其根軌跡曲線和Bode圖，進而分析了系統(tǒng)穩(wěn)定性，根據傳遞函數搭建了simulink的仿真模型，在示波器中觀察階躍響應波形，適當調節(jié)PID參數，是系統(tǒng)動態(tài)性能達到良好。關鍵詞：磁懸浮；PID控制器；根軌跡；simuIink仿真AbstractTheroleofMaglevsystemistouseofelectromagneticforcetoovercometheobject'sgravity,andtheobjectmaintainafixedposition

4、alongoraroundoneorfewaxisofareferenceframeworkwithnocontactbetweenthesuspensionandthesupport.Thusovercomingtheenergyconsumptionandspeedlimitscausedbyfriction,Magneticlevitationisarelativelynewtechnologyinmechanicandelectronicsandhasbeenpaidspecialattentiontointhescientif

5、iccommunityoftheworld,becauseofitsmanymeritssuchasnomechanicalfriction,nowear,noneedoflubrication,longlongevity,lowpowerloss,andnonoise,etc.Theperformanceofmagneticlevitationisdeterminedmainlybythecharacteristicofitscontrollerandsolvingtheproblemsofthehighprecision,highr

6、esponsefrequency,outputimmunefromthedisturbance,theparameterperturbationandtheuncertainfactorsfromoutsideisverydifficult.Thetraditionalmethodscannotmeettheneedsofthesystem.Soithasgreatsignificancetostudythecontrolmethodofmagneticlevitation.Thispaperdetailsthebasiccompone

7、ntsandsuspensionsystemworks,andtheuseofdynamicsandelectromagnetictheoryonthebasisoftheexperimentalmaglevsystembuiltdigitalmodels,theuseofPTDcontrol,rootlocus,frequencyresponse,statespacecontrolmethodtostudythestabilityofthesuspensionsystem,suspensionsystemthatisessential

8、lyunstable,tobecontrolledbythecontrollertostabilize?Secondly,thesystematicstudyofthecharacteristicsofth