磁懸浮球系統(tǒng)控制算法的研究.pdf

1、磁懸浮技術是磁懸浮列車、磁懸浮高速電機等應用領域的關鍵，磁懸浮控制技術作為磁懸浮技術的核心受到了人們的廣泛關注。
　　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，設計一個品質(zhì)優(yōu)良的控制器需要一個精度高的磁懸浮系統(tǒng)作為保障。磁懸浮球系統(tǒng)憑借實時控制要求度高的特點，成為了各種控制算法實施、檢驗的對象。本文以磁懸浮球控制系統(tǒng)為研究對象，尋求更高精度的控制算法以及更具針對性的控制性能評價方式。
　　首先在磁懸浮球

2、系統(tǒng)特性、構成以及工作原理等相關知識充分了解的基礎之上，利用力學、電磁學等知識建立了系統(tǒng)的非線性數(shù)學建模及線性化后的模型，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，將動態(tài)性能較高的模糊控制算法與其結合，構建了模糊PID控制器。接著以模糊PID控制的機理為著手點，剖析控制中出現(xiàn)的問題，并提出了三種改善手段，利用其中一種改善方式即模糊變量論域

3、范圍的優(yōu)化引出了變論域自適應模糊PID控制器。隨后進行仿真驗證，結果說明通過模糊變量論域范圍的優(yōu)化使控制系統(tǒng)的動靜態(tài)性能更高，為后續(xù)的實時控制提供了理論依據(jù)。
　　針對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)性能評價指標缺乏針對性的問題，提出了一種新的控制算法即多類別滿意優(yōu)化控制算法，該算法采用基于遺傳算法的PID控制器，得到全局中的最滿意解。該算法將控制系統(tǒng)的待優(yōu)化變量設定為Kp，Kj,Kd，分別在階躍

4、、正弦、方波、鋸齒以及隨機信號的輸入下，通過預設的性能評價指標和滿意度函數(shù)進行分類評價，最終得出滿意的優(yōu)化結果，并利用仿真進行了驗證。
　　最后針對設計控制器的有效性，利用磁懸浮球控制系統(tǒng)實時控制平臺，對兩種算法進行驗證?；谧冋撚蜃赃m應模糊PID控制算法的實驗結果表明該方法可以獲取到常規(guī)控制算法難以達到的效果，同時給出了量化后的性能評價指標;基于多類別滿意優(yōu)化控制算法的實驗結果表明遺傳算法PID控制在針對無突變類的跟蹤信號時控制