新型磁懸浮球系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì).pdf

1、磁懸浮球系統(tǒng)是典型的具有強(qiáng)不確定性的單自由度非線(xiàn)性系統(tǒng)，對(duì)比于多自由度磁懸浮系統(tǒng)，磁懸浮球系統(tǒng)具有數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單，機(jī)械結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，目前磁懸浮球系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已成為高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行經(jīng)典控制理論教學(xué)與先進(jìn)控制算法驗(yàn)證的經(jīng)典平臺(tái)。但傳統(tǒng)磁懸浮球系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在功率放大器效率低、硬件電路復(fù)雜，傳感器精度低、輸出線(xiàn)性度差以及控制器過(guò)渡依賴(lài)于PCI接口等缺點(diǎn)。隨著高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的提高，傳統(tǒng)磁懸浮球?qū)嶒?yàn)平臺(tái)已經(jīng)滿(mǎn)足不了當(dāng)下的教學(xué)實(shí)驗(yàn)需求了。因此

2、展開(kāi)新型磁懸浮球系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究和設(shè)計(jì)有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文深入分析了傳統(tǒng)磁懸浮球?qū)嶒?yàn)平臺(tái)的功率放大器、傳感器和控制器存在的缺點(diǎn)。為改進(jìn)磁懸浮球?qū)嶒?yàn)平臺(tái)的系統(tǒng)性能，本文基于RTW半實(shí)物仿真技術(shù)設(shè)計(jì)了一套基于USB通訊接口的低成本、高精度新型磁懸浮球系統(tǒng)半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。并在平臺(tái)中進(jìn)行了PID與LADRC控制算法驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相對(duì)于傳統(tǒng)平臺(tái)性能更優(yōu)越。本論文完成的具體工作和主要結(jié)論有:
　　(1

3、)采用電路簡(jiǎn)單、效率高的PWM型功率放大器，高精度、高線(xiàn)性度輸出的激光傳感器，以及支持RTW模型代碼自動(dòng)生成的TMS320F28027DSP主控制器構(gòu)建了一套新型磁懸浮球本體。接著對(duì)RTW開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行了配置，并利用RTW工具集中的C2802x工具箱開(kāi)發(fā)出了新型磁懸浮球系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)的目標(biāo)模型和Simulink工具箱。
　　(2)完成了新型磁懸浮球系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模，同時(shí)為簡(jiǎn)化系統(tǒng)模型，本文依據(jù)功率放大器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將系統(tǒng)的