资源描述：
《磁悬浮系统的积分变结构控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第14卷第3期哈尔滨理工大学学报Vol114No132009年6月JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYJun.2009磁悬浮系统的积分变结构控制张静,方燕(哈尔滨理工大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150080)摘要:针对磁悬浮系统的非线性特性,提出一种积分变结构控制方法.搭建了磁悬浮系统的非线性数学模型,采用变结构理论设计控制器,切换函数选取时引入积分环节,并用光滑连续的饱和函数取代符号函数,减小系统的稳态误差.仿真结果验证,积分变结构控制可以有效消除抖振,当外界扰动作用时,系统具有较好的平稳性和鲁棒性.关键词:磁悬浮;变结构控制;切换函
2、数中图分类号:TP271.72文献标志码:A文章编号:1007-2683(2009)03-0009-04IntegralVariableStructureControlofaMagneticLevitationSystemZHANGJing,FANGYan(SchoolofAutomatic,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China)Abstract:Aimedatthetypicalnonlinearitycharacteristicsofmaglevsystem,anintegralvariablestructure
3、con2trol(IVSC)isproposed.Inthispaper,anonlineardynamicmathematicalmodelforthemagneticlevitationsys2tem.Withtheprincipleofslidingmodecontroltodesignthecontroller,importanintegralpartyinswitchfunctionisconstructed,andthesmoothandcontinuoussaturationfunctionisusedtoreplacethesignfunction,andeffec2tivel
4、yunderminethesystemofsteady2stateerror.SimulationresultsverifythattheIVSCcontrollercaneffectivelye2liminatethechattering,thesystemhasbetterstabilityandisrobustundertheuncertainlydisturbances.Keywords:magneticlevitation;variablestructurecontrol;switchingfunction其非线性表现为控制的不连续性.这种控制策略与1引言其他控制的不同之处在于,系统
5、的“结构”可以在动态过程中根据当前状态有目的地不断变化,迫使系磁悬浮系统是一种复杂的非线性系统,具备无统按照预定的“滑动模态”轨迹运动.由于滑动模态摩擦、无噪声、定位精确等优点.由于传统控制方法可以设计且与对象参数及扰动无关,使得变结构控[1]对系统中的非线性部分达不到良好的控制效果,制具有响应快速、对参数变化和扰动不灵敏、物理实[5]目前许多学者都在研究磁悬浮系统的非线性控制方现简单等优点.法,其中自适应控制、模糊控制、人工神经网络控制在实际系统中,由于变结构控制的切换频率不等对解决磁悬浮的非线性有着很好的控制可能无穷大、控制量的幅值受到限制及时间上存在[2-4]效果.滞后等因素,使得系统产
6、生“抖振”现象,增加了系[6]变结构控制本质上是一类特殊的非线性控制,统的能量损耗,影响了控制精确度和平稳性.本收稿日期:2008-10-18基金项目:哈尔滨市培养学科后备带头人基金项目(2005AFXXJ023).作者简介:张静(1968—),女,教授,博士.©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net10哈尔滨理工大学学报第14卷文采用奇异摄动法搭建磁悬浮系统的非线性模型,在变结构控制器设计中引入积分环节削弱系统的稳态误差,抑制系统抖振,并通过仿真验
7、证所提出控制方法的有效性.2磁悬浮系统描述磁悬浮系统的结构如图1所示,主要由电磁铁、线圈、传感器、控制器、功率放大器及控制对象刚球等元件组成.当悬浮刚球的位置发生变化时,位置传感器将相应的电流变化传送给控制器,经控制器产生相应的控制信号,再由功率放大器放大和转换后送到电磁铁线圈,使刚球回到原来的在图1中,刚球的运动方程式为平衡位置.mx¨=mg-F-Fd(2)式中:m为刚球的质量;Fd为外界的未知
