磁懸浮控制系統(tǒng)分析與設(shè)計.pdf

1、磁懸浮技術(shù)是一種利用磁力使物體處于無接觸懸浮狀態(tài)的自動控制技術(shù)。它是典型的機(jī)電一體化技術(shù)，具有無摩擦、無磨損、壽命長、功耗低和噪聲小等特點，在近半個多世紀(jì)內(nèi)得到了長遠(yuǎn)發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本文對固高公司的單自由度磁懸浮系統(tǒng)進(jìn)行了分析，建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，基于傳統(tǒng)PID控制器設(shè)計了變參數(shù)PID控制器和單神經(jīng)元PID控制器，根據(jù)系統(tǒng)不確定性又設(shè)計了H∞魯棒控制器。
　　本文首先分析了磁懸浮系統(tǒng)的工作原理及基本構(gòu)成，建立了系統(tǒng)的非線性模型，分

2、別利用基于平衡點展開的線性化和直接反饋線性化方法對系統(tǒng)模型進(jìn)行了線性化處理，得到系統(tǒng)的線性模型。本文所研究的磁懸浮系統(tǒng)仿真模型為基于平衡點展開的線性化模型。
　　本文在傳統(tǒng)PID控制器基礎(chǔ)上，基于一定的參數(shù)變化規(guī)則，在MATLAB的Simulink環(huán)境下設(shè)計了變參數(shù)PID控制器;由于人工神經(jīng)元具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力、結(jié)構(gòu)簡單和易于計算等特點，設(shè)計了基于有監(jiān)督Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則的單神經(jīng)元PID控制器;為防止單神經(jīng)元PID控制器的控制量

3、輸出過大，在加權(quán)系數(shù)的調(diào)整中引入二次型性能指標(biāo)，又設(shè)計了基于二次型性能指標(biāo)的單神經(jīng)元PID控制器。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的變參數(shù)PID控制器和單神經(jīng)元PID控制器均比傳統(tǒng)的PID控制器控制效果好，系統(tǒng)動態(tài)性能得以提高，適應(yīng)性增強(qiáng)。
　　本文利用H∞控制理論的混合靈敏度方法，根據(jù)加權(quán)函數(shù)的選擇原則，選擇合適的加權(quán)函數(shù)，設(shè)計出了使系統(tǒng)穩(wěn)定且有良好魯棒性的H∞控制器。通過計算機(jī)仿真，將H∞控制器和前面所設(shè)計的PID控制器控制效果進(jìn)行了對比