磁懸浮平臺控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、磁懸浮技術(shù)是利用電磁力將物體懸浮于空間中的一種新的支承技術(shù)，其零摩擦、噪聲低、壽命長、無需潤滑等優(yōu)點(diǎn)，使得磁懸浮技術(shù)越來越受到重視，具有很好的發(fā)展前景，因此，對磁懸浮技術(shù)的研究有著非常重要的意義。磁懸浮平臺作為磁懸浮技術(shù)的一種應(yīng)用，近年來倍受關(guān)注。磁懸浮平臺的承載特性與懸浮精度主要取決于平臺的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，同時(shí)控制系統(tǒng)的品質(zhì)直接決定了平臺的懸浮效果，因此，對磁懸浮平臺控制系統(tǒng)的研究尤為關(guān)鍵。
　　本文以磁懸浮平臺控制系統(tǒng)為研究對

2、象，分析了磁懸浮系統(tǒng)的工作原理，對平臺執(zhí)行裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究:以解決平臺在懸浮和平動(dòng)過程中的俯仰、搖擺和偏航問題為目標(biāo)，建立了磁懸浮執(zhí)行裝置的數(shù)學(xué)模型，并對模型進(jìn)行了誤差分析。
　　在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了磁懸浮平臺的控制系統(tǒng):采用分散控制方法，建立了PID控制系統(tǒng)各部件的控制方程和系統(tǒng)的綜合狀態(tài)方程。對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定域進(jìn)行推導(dǎo)，并對穩(wěn)定域進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。推導(dǎo)出PID控制器比例、積分和微分系數(shù)的計(jì)算公式并確定了控制器的最優(yōu)參

3、數(shù)，進(jìn)行了平臺起浮過程的仿真和控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。
　　針對平臺單端控制的低頻擾動(dòng)問題，分析了磁懸浮平臺系統(tǒng)在最優(yōu)參數(shù)下的剛度和阻尼，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)低頻段的負(fù)阻尼特性是導(dǎo)致平臺失穩(wěn)的主要原因，通過將控制系統(tǒng)改為PD控制解決了低頻擾動(dòng)問題。
　　針對單端控制中PID控制器無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)低超調(diào)量和高控制速度的局限性，將模糊控制與PID控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了控制參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整。分析和設(shè)計(jì)了磁懸浮平臺的模糊PID控制器，對磁懸浮平臺進(jìn)行了