基于电磁力反馈控制策略的悬浮控制器研究

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1、參，—＿士学位论＿＿ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ藝论文题目：基于电磁力反馈控制策略的悬浮控制器研究＾§科专业：电气工程年级：瞧＿一＿究生：應＾一导老师：蒋启龙教彳二二：Ｉ；，国内图书分类号：ＴＰ２７３密级：公开国际图书分类号：６２１．３西南交通大学研究生学位论文基于电磁力反馈控制策略的悬浮控制器研究年级二〇一二级姓名颜辰凡申请学位级别工学硕士专业电气工程指导老师蒋启龙教授二？一五年

2、六月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＰ２７３．Ｃ：６２１Ｕ．Ｄ．３ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬｅｖｉｔａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＢａｓｅｄｏｎＥｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｔｉｃＦｏｒｃｅＦｅｅｄｂａｃｋＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｇｙＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＹａｎＣｈｅｎｆａｎＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ

3、：ＭａｓｔｅｒＳｅｃｉａｌｉｔ：ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｐｙｇｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ．ｉａｎｐ：ＰｒｏｆＪｇｉｌｏｎＱｇＪｕｎｅ．２０１５西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印。、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文本

4、学位论文属于１．保密口，在年解密后适用本授权书；２．不保密ｓ／，使用本授权书。‘＂（请在以上方框内打Ｗ）学位论文作者签名－指导老师签名：日例曰期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作如下：对单电磁铁悬浮系统进行了研究，建立了单电磁铁悬浮系统的动态方程，针对传统电压、电流控制模型的不足，以电磁悬浮力为控制对象建立了单电磁铁悬浮系统的电磁力控制模型，并基于状态反馈控制方法设计了电磁力反馈控制策略。利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

5、对电磁力反馈控制策略与传统策略进行了对比仿真。以ＤＳＰ为载体实现了基于电磁力反馈控制策略的悬浮控制器，设计了悬浮控制系统中控制器外围电路，结合磁浮列车起浮降落、载荷变化、外力扰动、施加间隙干扰等典型工况在磁浮小车模型实验平台上与传统控制策略进行了对比实验，验证了电磁力反馈控制策略的优越性。本文主要贡献如下：１．针对传统线性化控制模型精度不高的不足，以电磁悬浮力为控制对象，建立了单电磁铁悬浮系统的电磁力控制模型。２．在电磁力控制模型的基础上，依据电磁力解析计算公式，建立了电

6、磁力反馈控制策略，并进行了仿真。３．实现了电磁力反馈控制策略的单电磁铁（重量６．５ｋｇ）稳定悬浮，并针对磁浮列车的典型工况与传统控制策略的对比实验，验证了电磁力反馈控制策略的有效性。４．基于电磁力反馈控制策略设计并实现了悬浮载荷的起浮前测量，有效地提升了悬浮控制器在载荷增加状态下的控制特性，拓展了控制器的稳定范围。实验表明，在实验平台加载１６５％的情形下，电磁力反馈控制策略仍能使系统保持稳定，而传统电压、电流控制策略分别在加载９０％和１２５％的情形下系统失稳，控制器的稳定范

7、围提升明显。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成。果除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要建立精确的单电磁铁悬浮系统数学模型并设计合理的控制策略是实现磁浮列车稳定控制的基础。单电磁铁悬浮系统传统电

8、压、电流控制模型采用工作点邻域内线性化的方法进行建模，控制模型精度受限，影响控制效果。针对传统控制模型的不足，本文主要从单电磁铁悬浮系统的控制模型方面着手进行改进。论文建立了单电磁铁悬浮系统的动态方程，介绍了传统电压、电流控制模型的建。模过程，讨论了传统线性化模型的局限性针对线性化模型的不足，以电磁悬浮力为控制对象，建立了单电磁铁悬浮系统的电磁力控制模型。该模型未使用线性化方法，。保留了悬浮系统的非线性特性在电磁力控制模型的基础上