永磁偏置磁懸浮球及其控制系統(tǒng).pdf

1、混合磁懸浮球是一種典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，其中的控制器是磁懸浮控制系統(tǒng)至關(guān)重要的一環(huán)。因此，本論文以混合磁懸浮球系統(tǒng)的控制器為主，對混合磁懸浮球控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 在分析混合磁懸浮球系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套單自由度混合磁懸浮球?qū)嶒?yàn)裝置，并以此系統(tǒng)為研究對象，針對系統(tǒng)具有大氣隙和非線性特點(diǎn)，利用奇異攝動法導(dǎo)出了控制系統(tǒng)模型。 在分析PID控制器參數(shù)對控制系統(tǒng)性能影響的基礎(chǔ)上，提出了采用變參數(shù)PID控制器對混合

2、磁懸浮球進(jìn)行控制，并給出了控制器參數(shù)的整定原則。在MATLAB的SIMULINK環(huán)境下用S-function編寫變參數(shù)PID控制器的參數(shù)變化模塊和混合磁懸浮球的非線性模型，并進(jìn)行了動態(tài)仿真。 由于混合磁懸浮球系統(tǒng)為非線性，而傳統(tǒng)PID控制器通常不能有效克服被控對象模型參數(shù)的大范圍變化及其非線性因素的影響，所以，本文首先設(shè)計了基本模糊控制器，并用MATLAB進(jìn)行了仿真研究。為了改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，之后又提出采用Fuzzy-PID雙

3、?？刂破?，在大偏差范圍內(nèi)采用模糊控制，小偏差范圍內(nèi)采用傳統(tǒng)PID控制，并進(jìn)行了混合磁懸浮球起浮特性的仿真，仿真結(jié)果表明這種控制策略有利于使磁懸浮球在大范圍內(nèi)穩(wěn)定起浮。在這一系統(tǒng)中，切換點(diǎn)的選擇成為影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。過早切換會使超調(diào)量增大，甚至造成積分飽和現(xiàn)象，使系統(tǒng)失穩(wěn)；過遲切換，如果模糊控制器有較大的靜差，則有可能根本無法進(jìn)入PID控制。文中對切換點(diǎn)的選擇進(jìn)行了分析和仿真研究。 最后，本文還對另一種模糊PID控制即參數(shù)自調(diào)整