磁悬浮系统软件及模糊控制器设计

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1、哈尔滨工业大学硕士学位论文磁悬浮系统软件及模糊控制器设计姓名：高彬申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：段广仁20050601哈尔滨工业大学工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机电一体化技术(高新技术)。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展，磁悬浮技术取得了长足的进步。磁悬浮轴承与传统轴承相比有其独特的优点，其不存在机械接触，机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染，特别适用高速、真空、超

2、净等特殊环境。由于以上特点，磁悬浮轴承在工业中有着广泛的应用。本文对磁悬浮转台系统进行了深入研究，讨论了磁悬浮转台的研究背景和磁悬浮技术的发展历史、国内外研究现状;探讨了今后的发展趋势以及研究中面临的问题。介绍了磁悬浮转台的实验装置，叙述了其机械结构以及系统组成。然后，基于实验装置，阐述了磁悬浮转台的工作原理。根据磁悬浮转台的结构特点，完成了磁悬浮转台系统软件设计和调试，其中着重详细说明了华控公司的数据采集卡驱动程序的编写，控制系统软件界面的编写要点及所完成的功能，数据的存储结构及控制算法的离散化和软件实现。推导了磁悬浮转台

3、电磁力计算公式，通过采用在平衡点线性化的方法，得到了磁悬浮转台的传递函数，建立了磁浮系统的数学模型。针对该模型，设计了模糊控制器，并对整个系统进行了仿真实验。仿真证明该模糊控制器可以对磁浮系统进行有效的控制，同时具有一定的鲁棒性。关键词磁悬浮轴承;软件系统;模糊控制。哈尔滨工业大学工学硕十学位论文AbstractComparedwithtraditionalbearings,theactivemagneticbearing(AMB)hasseveraladvantages.Forexample,ithasnomechanic

4、alcontactandthuscanachievehighspeed.Also,itsuferssmallermechanicalwearingandhasalongerlife-span.What'smore,itislessnoisy,moreenergyeconomicalandneednolubricant.Duetoalltheseadvantages,AMBshavemanyindustrialapplications.Inthisdissertation,thesystemofmagneticfloating

5、bearingisstudied.Themaincontributionsofthisdissertationareasfollows.Introducethebackgroundofmagneticfloatingbearingsaswellasthehistoryandcurrentstateofmagneticfloatingtechnique.Also,weincludethecurrentfocusandchallengeofit.Theexperimentequipmentofthemagneticfloatin

6、gbearingispresentedaswellasitsmechanicalstructureandcomposition.Basedontheequipmentweexplaintheworkingprincipalofthesystemofmagneticfloatingbearing.Basedonthestructureofthewholesystem,wefinishthedesignandtestofthesoftwaresystemofmagneticfloatingbearing.Itincludesha

7、rdwaredrivers,graphicuserinterface(GUI),datastructureandthecontrolalgorithm.Deducetheequationsofmagneticfloatingbearingandestablishthemathematicalmodelofit.Basedontheproposedmathematicalmodel,fuzzycontrollerisdesignedandtestedviasimulation.Simulationresultsdemonstr

8、atetheefectivenessofthedevelopedcontroller.Keywordsmagneticfloatingbearing,softwaresystem,fuzzycontroller.11哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题背景利用磁力使物体处于无