現(xiàn)代控制理論在磁懸浮系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)代控制理論發(fā)展迅速，實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)便，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以電磁吸引式三點(diǎn)磁浮裝置為研究對(duì)象，采用現(xiàn)代控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)懸浮體的穩(wěn)定懸浮。磁懸浮系統(tǒng)是典型的本質(zhì)非線(xiàn)性系統(tǒng)，同時(shí)，與單點(diǎn)懸浮系統(tǒng)SISO相比，本系統(tǒng)——懸浮盤(pán)是多點(diǎn)懸浮系統(tǒng)MIMO，還多出了強(qiáng)耦合特性。對(duì)具有本質(zhì)非線(xiàn)性和強(qiáng)耦合特性的多點(diǎn)磁懸浮系統(tǒng)穩(wěn)定控制的研究，正是本課題的核心問(wèn)題。 此項(xiàng)目開(kāi)展的目的是將現(xiàn)代控制理論運(yùn)用到多點(diǎn)磁懸浮系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)合適的控制策略，實(shí)現(xiàn)懸浮

2、系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 文章從磁懸浮系統(tǒng)的工作原理和組成入手，針對(duì)磁懸浮系統(tǒng)的特點(diǎn)分析指出了電渦流位移傳感器是適合于本系統(tǒng)的氣隙傳感器，同時(shí)對(duì)電渦流位移傳感器的一些不利于控制的地方提出了測(cè)量和校正的方法；選擇了懸浮電磁鐵的鐵芯材料、形狀、線(xiàn)圈匝數(shù)等；懸浮斬波器是多點(diǎn)懸浮系統(tǒng)的功率驅(qū)動(dòng)部分，也是關(guān)鍵的動(dòng)力設(shè)備，斬波器的結(jié)構(gòu)、供電電壓、開(kāi)關(guān)頻率等因素直接影響了懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和剛度，文章提出了采用H型MOS兩象限橋式斬波器作為懸浮系統(tǒng)的功

3、放部分。 本文提出采用雙環(huán)磁懸浮控制器。由于采用電磁鐵電流作為控制對(duì)象，與電壓控制相比可以將原來(lái)的三階系統(tǒng)降為二階，大大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的控制難度，因此本文直接采用電流控制的方案，將電磁鐵的模型建立成氣隙和電流的關(guān)系。內(nèi)環(huán)為電流閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其作用是提供無(wú)靜差的控制電流，外環(huán)為氣隙控制器，用于消除氣隙的靜差，從而達(dá)到穩(wěn)定懸浮的目的。電流閉環(huán)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)中考慮到了斬波器電壓輸出能力是有限的，設(shè)計(jì)了分段的PI電流控制器。電壓輸出能力有限在

4、以前的文獻(xiàn)中是沒(méi)有提到的，總是默認(rèn)電壓的輸出能力是無(wú)限的。在電流環(huán)的基礎(chǔ)上，文章完成了氣隙控制器的設(shè)計(jì)。 在實(shí)際工作過(guò)程中，磁懸浮系統(tǒng)中的線(xiàn)圈電感是不斷變化的，因此，在相同的控制參數(shù)的情況下，其對(duì)懸浮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響較大。為了使懸浮穩(wěn)定，懸浮裝置必須能夠感知線(xiàn)圈電感的變化，并且可以實(shí)時(shí)的、在線(xiàn)的修改控制參數(shù)以適應(yīng)電感的變化，達(dá)到提高系統(tǒng)性能，使系統(tǒng)穩(wěn)定懸浮，并且具有最優(yōu)的工作品質(zhì)的目的。本文通過(guò)檢測(cè)電磁鐵的線(xiàn)圈電壓和電流，采用