基于电磁-永磁混合悬浮控制的系统控制方法的研究

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1、摘要磁悬浮技术具有无摩擦、噪音小、低功耗等特点。近年来，磁悬浮技术已广泛应用于各种高速、高精度控制以及需要真空、超净加工环境的特殊工业领域。但是由于磁悬浮系统本身固有的非线性和不稳定性，以及外部干扰引起的不确定性，使得难以为其建立精确的数学模型，增加了磁悬浮系统控制的难度，传统控制方法难以满足系统要求。首先，本文介绍了电磁一永磁混合悬浮系统的研究背景。其次，在研究了单电磁一永磁混合悬浮系统的基础上，分析了单电磁一永磁混合悬浮系统的结构及原理，并在此基础上建立悬浮系统的数学模型，得到本系统的精确传递函数，针对电磁一永磁混合悬浮系统的大滞后特性，通过史密斯控制算法使得达到预期的控制效果。再

2、次，研究了分布式电磁一永磁混合悬浮系统的运动规律，并介绍了几种控制磁悬浮系统的控制方法，在此基础上选用最优控制方法对本系统进行控制。论文最后，给出了仿真结果，研究结果表明，史密斯预估控制算法可以有效的对大滞后系统提供补偿，使得系统稳定性达到最佳；而最优控制方法可以使得分布式电磁一永磁混合悬浮系统取得良好的控制效果。并总结了整个系统的成功和不足，为接下来工作的展开打下了坚实基础。关键词：史密斯预估控制最优控制理论电磁一永磁混合悬浮AbstractMagneticlevitationisatechnologywhichhasmanymeritssuchasnomechanicalfrict

3、ion，nonoiseandlowpowerloss．Inrecentyears，magneticlevitationhasmanyindustrialapplicationssuchashighspeedcontrol，highprecisioncontrolandsupercleanprocessing．However，itisdifficulttobuilditsmathematicalmodelbecauseofitsinherentnonlinearity,instability,aswellastheproblemofuncertaintiescausedbYdisturb

4、anceofthetraditionalmagneticlevitationcontrolsystem．ThesefactorsmakethecontrolusiIlgthetraditionalcontrolmethodsmoredifficult．First,thisarticleintroducesthebackground,resultsandtheoreticalsupportoftheelectromagnetic-magnetmixedsuspensionsystem．Second，IntheStudyofasingleelectromagneticandpermanen

5、tmagnetsuspensionsystembasedon,Analysisoftheelectromagnetic-hybridpermanentmagnetstructureandprincipleofthesuspensionsystemandsuspensionsystembasedonthismathematicalmodel，gettheexacttransferfunctionofthesystemforelectromagnetic-permanentmagnethybridsuspensionsystem，theanalysisoflargetimedelays，b

6、ySmithmakesthecontrolalgorithmtocontroltheresults．Third，Researchofdistributedelectromagneticandpermanentmagnetsuspensionsystemmovementrules，andintroducesseveralcontrolsuspensionsystemcontrolmethod，onthebasisoftheoptimalselectionofcontrolmethodinthecontrolsystem．Finally,Thesimulationresultsaregiv

7、en,theresultsshowthat,theSmithpredictivecontrolalgorithmcanbeeffectiveonthelargetimedelaysystemwitllcompensation,enablesthesystemtoachievethebeststability；andtheoptimalcontrolmethodCanmakethedistributedelectromagneticandperm