磁悬浮球控制系统实验平台的研究与设计

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术。本文所设计的磁悬浮球控制系统实验平台是一种单自由度的磁悬浮控制平台，单自由度磁悬浮系统具有结构简单，性能评判相对容易，科研周期短，研究成果应用广泛的特点。本实验平台可以使用多种控制器和控制方法，适用于相关人员的研究和实验工作。研究和设计磁悬浮球控制系统实验平台是本文的主要工作，本文在分析磁悬浮球控制系统工作原理的基础上，设计了一套磁悬浮球控制系统实验平台。本文着重介绍了磁悬浮球控制系统实验平台的硬件设计，介绍了

2、包括位移传感器、控制器、功率放大器的设计过程。在此基础上，本文利用MATLAB的实时控制功能(RTW)设计了基于计算机的磁悬浮PID数字控制器。所研制的数字控制器软件设计方法简单、性能稳定、实时调试方便。关键词：磁悬浮球控制系统，计算机控制，MATLAB，实时控制，PID控制器。i磁悬浮控制系统实验平台设计与实现ABSTRACTMagneticSuspensionisoneoftypicalmechanicsandelectronicstechnology,whichincludestheelectromagnetics,electro

3、ntechnology,controlengineering,signaldisposal,mechanicsanddynamics.TheMagneticSuspensionballControlSystemtestingplatformwedesignedisasingledegreefreedomMagneticSuspensionballControlplatform.ThesingledegreefreedomMagneticSuspensionballControlsystemincludesthecharacteristi

4、csofsimpleconfiguration;capabilityjudgedeasily，shortscientificresearchcycleandresearchproductionapplieswidely.Thistestingplatformcanusemanifoldcontrollersandcontrollingmethods,whichissuitfortheresearchesandexperiments.ThisthesisfocusesontheresearchanddesignofMagneticSusp

5、ensionballControlSystemtestingplatform.BasedonanalyzingofMagneticSuspensionballControlsystem'sworkingprinciple,thethesisdesignsaMagneticSuspensionballControlSystemtestingplatform.ThisthesisnarratesthehardwaredesignofMagneticSuspensionballControlSystemtestingplatform,incl

6、udingthedesignofdisplacementsenor,controllerandpoweramplifier.ThethesisdesignsaPIDdigitalcontrollerwiththereal-timeworkshoptoolboxofMATLABoncomputer.Theresultofexperimentsindicatesthatthedigitalcontrollerworkswellanddebuggedeasily.KeyWords:MagneticSuspensionballControlSy

7、stem,ComputerControl,MATLAB,Real-timeControl,PIDcontroller.ii南京航空航天大学硕士学位论文图清单图2.1磁悬浮球控制系统结构图..........................................................................7图2.2磁悬浮球受力分析图..................................................................................8图2.3系统闭

8、环控制框图....................................................................................12图3.1测量原理图...