基于rtlinux磁悬浮球控制系统的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要近年来，磁悬浮技术以其独特的优点越来越被重视，随着电子技术、控制理论、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的发展，磁悬浮技术取得了长足的进步。本文以磁悬浮球装置来研究单自由度磁悬浮系统的数字控制。磁悬浮系统是一个典型的开环不稳定的非线性系统。本文在分析磁悬浮球系统的构成的基础上建立了磁悬浮球的数学模型。针对在平衡点展开的线性模型进行了标准PID和变参数PID控制器的设计。另外本文尝试对磁悬浮球系统进行非线性控制来提高其控制的稳定性和鲁棒性，针对其简化的非线性模型，建立了一种非线性SDRE(基于状态的黎卡提方程控制)控制器。磁悬浮球控制

2、要求控制器的执行平台具有较高的实时性。在比较了Windows，DOS和RTLinux平台的特点后，本文选择RTLinux硬实时系统作为系统的控制平台，详细分析了RTLinux的源代码，研究了RTLinux操作系统的原理、特征及任务调度策略，并将数据采集卡与RTLinux系统相连，实现了实时数据采集。在对RTLinux进行实时测试之后将控制算法实现于平台之上，实现了钢球的稳定悬浮。关键词：RTLinux，磁悬浮球，SDRE控制，实时数据采集，COMEDIi基于RTLinux的磁悬浮球控制系统研究ABSTRACTRencently,magneticlevitation(ma

3、g-lev)technologyreceivesmoreandmoreattentionbecauseofitsuniqueadvantages，andobtainsbigimprovementwiththedevelopmentofelectronictechnology,controltheory,electromagnetictheoryandsoon.Thispapermainlyresearchesonthedigitalcontrolofmagneticlevitationballsystemwhichisasingle-degree-of-freedomm

4、ag-levsystem.Mag-levballsystemisatypicalnonlinear,open-loopunstablesystem.Thispaperestablishesthesystem’smodelbasedonanalysisofprincipleandcompositionofthesystem.AstandardPIDcontrollerandavariableparameterPIDcontrolleraredesignedforthelinearizationmodel.Furthermore,anonlinearcontrollerca

5、lledSDRE(State-DependentRiccatiEquation)controllerisdesignedbasedonthesimplifiednonlinearmodel.AftercomparingDOS,WindowsandRTLinuxsystem,RTLinuxischosenascontrolplatform.Theprinciple,characterandtasksschedulingpolicyofRTLinuxoperatingsystemarestudiedinthispaper,atthesametimethePCIdataacq

6、uisitioncardisconnectedwithRTLinux,andreal-timedataacquisitionisimplemented.Afterdoingareal-timetestonRTLinux,thecontrollerisusedonRTLinuxandfinallythesteelballstablysuspended.KeyWords:RTLinux,Magneticlevitationball,SDREController,Real-timeDataacquisition,COMEDIii南京航空航天大学硕士学位论文图清单图1.1RTL

7、inux系统结构框图...................................................................................8图2.1磁悬浮球平台结构图.....................................................................................10图2.2磁悬浮球控制系统构成................................................................