电磁悬浮平台系统的承载特性与控制研究

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1、摘要磁悬浮支承由于无摩擦、无磨损、无需润滑、寿命长、低功耗、无噪声等优点越来越受到重视。磁悬浮承载特性的好坏主要取决于结构参数和控制系统。此外，磁悬浮平台系统是一个具有很强的耦合特性的系统，这是不同于其它的支承方式。因此，开展磁悬浮平台各种耦合关系、承载特性和控制器的研究具有极其重要的意义。本文分析了五自由度磁悬浮平台系统的承载特性及其稳定性，建立了在系统中加入控制后的承载力模型和机电耦合模型。针对磁悬浮平台中存在的非线性、强耦合以及承载特性由控制器决定的等问题，对控制方法进行了研究，并把单自由度磁悬浮平台作为控制方法的研究对象，建立了单自由度

2、磁悬浮平台的数学模型和分析了PD和PID控制对系统性能的影响。设计了具有良好鲁棒性的自调整PID和滑模控制器，通过计算仿真将滑模控制和PID控制的效果进行了对比，仿真表明：基于滑模控制的单自由度磁悬浮系统具有良好的稳定性和鲁棒性，对干扰信号具有令人满意的抑制效果。最后使用自调整PID在单自由度磁悬浮装置上进行悬浮实验，实验结果表明：基于自调整PID理论设计的控制器可以实现系统的稳定悬浮，平台可以平稳地上浮，且在较短时间内达到平衡，具有较强的鲁棒性和抗扰能力。关键词磁悬浮，刚度，阻尼，自调整PID，滑模控制+本课题得到973课题资助ABSTRAC

3、TMagneticsuspensionhasbeenpaidmoreandmoreattentionbecauseofitsmanymeritssuchasnomechanicalcontact，nowear，lowpowerloss，noneedoflubricationandlongservicelife，etc．ThebearingcharacteristicofMagneticsuspensionisdeterminedmainlybyitsconfigurationparameterandcontrolsystem．Moreover，

4、ThatthemaglevplatformsystemhavevariOUScouplingcharacteristicsiSdifferentfromthoseofbearing。Therefore，ithasgreatsignificancetoresearchthecouplingandbearingcharacteristicandcontrollersystem．InthisPaDeranalysethebearingcharacteristicofthefive．degree．of-freedommaglevplatfolTnand

5、itsstabilization，andbuildthebearingmodelandthecouplingdynamicsrelationbetweenmachineandelectricityafteraddingthecontrolsystem．Thenresearchthecontrolsystemaimingatthenon—linearandcouplingofthemagneticplatform．Aself-adjustingPIDcontrollerandaslidingmodecontrolleraredesignedbas

6、edonsingle—·freedom--degreemaglevplatformandthemagneticsuspensionsystembasedonself-adjustingPIDcontrollerandslidemodelcontrolleriSstableandrobust．TheperformanceofPIDandslidemodelcontrollerarecomparedandevaluated．Therobustness，stabilityanddisturbancesuppressionareverified．Atl

7、ast，thepaperpresentsanapplicationofself-adjustingPIDcontrollerdesigntoasinglefreedommagneticsuspensionsystem．ThedesigniSevaluatedbyexperiment．TheexperimentresultsshowthatHoocontrolCanlevitatethesuspensionsystemstablyandisveryrobust．KeywordsMagneticSuspension，stiffness，dampin

8、g，self-adjustingPIDcontrol，slidemodelcontrol中南大学硕：L论文箱一章绪论第一章绪论磁悬浮技术将电力电子技术