磁悬浮小球系统的pid控制毕业论文

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1、本科毕业设计（论文）题目:磁悬浮小球系统的PID控制姓名:学号：专业:自动化指导教师:职称:日期:华科学院太原科技大学华科学院毕业设计（论文）任务书学院（直属系）：电子信息工程系时间：2013年2月27日学生姓名指导教师设计（论文）题目磁悬浮小球系统的PID控制主要研究内容掌握磁悬浮小球实验装置的软、硬件结构，能分析系统的控制特性；理解PID控制算法的理论知识和PID控制现场调试方法；能运用PID控制算法实现磁悬浮小球系统的稳定控制。研究方法理论分析与实验相结合主要技术指标(或研究目标)学会控制系统控制特性进行分析的一般方法和步骤，在此基础上选择合适的

2、控制算法；掌握一般控制系统PID控制算法的仿真研究和实验过程中控制器参数的调节方法。教研室意见教研室主任（专业负责人）签字：年月日说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。中文摘要本文针对磁悬浮小球系统设计了PID控制器，实现了对对磁悬浮小球的控制。在分析磁悬浮系统构成及工作原理的基础上，建立了磁悬浮小球控制系统的数学模型，并设计了PID控制器，运用MATLAB软件进行仿真，得出较好的控制参数，并对磁悬浮控制系统进行实时控制，结果表明了设计方法的有效性。关键词：磁悬浮系统；PID控制器；MATLAB仿真AbstractBa

3、sedonmagneticlevitationballsystem,wedesignedaPIDcontrollerwhichcancontrolmagneticlevitationball.Onthebasisofanalyzingthemagneticsuspensionsystemstructureandworkingprinciple,establishedamathematicalmodelofmagneticsuspensionballcontrolsystemanddesignedaPIDcontroller.UsingMATLABtos

4、imulateandcontrolthemagneticsuspensionballcontrolsystemtimely,andgetbettercontrolparameters.Theresultshowsthattheproposedmethodiseffective.Keywords：Magneticsuspensionsystem;PIDcontroller;Matlabsimulation目录第1章引言11.1前言11.2磁悬浮的分类及应用前景11.3磁悬浮技术的研究现状21.4磁悬浮的控制方法和发展趋势31.5课题的提出和意义4第2章磁

5、悬浮系统的结构与建模72.1磁悬浮系统的基本结构72.1.1磁悬浮实验本体72.1.2磁悬浮实验电控箱82.1.3磁悬浮实验平台82.2磁悬浮系统工作原理82.3磁悬浮系统的数学模型92.3.1控制对象的运动方程92.3.2系统的电磁力模型92.3.3电磁铁中控制电压与电流的模型102.3.4电磁铁平衡时的边界条件112.3.5电磁铁系统数学模型112.3.6电磁铁系统物理参数12第3章控制器设计133.1控制器方案选择133.1.1电流控制器133.1.2电压控制器133.1.3方案的确定143.2PID控制器设计143.2.1PID控制基础153.

6、2.2PID控制参数整定方法与步骤16第4章基于MATLAB的控制系统仿真194.1MATLAB简介194.2Simulink介绍204.3MATLAB下数学模型的建立204.4开环系统仿真214.5闭环系统仿真224.6PID参数整定264.7磁悬浮系统的实时控制30第5章结论33参考文献35致谢37第1章引言第1章引言1.1前言磁悬浮技术属于自动控制技术，它是随着控制技术的发展而建立起来的。磁悬浮的作用是利用磁场力使某一物体沿着或绕着某一基准框架的一轴或几轴保持固定位置[1]。由于悬浮体和支撑之间没有任何接触，克服了由摩擦带来的能量消耗和速度限制，

7、具有寿命长、能耗低、无污染、无噪声、不受任何速度限制、安全可靠等优点，因此目前世界各国已广泛开展磁悬浮控制系统的研究。随着控制理论的不断完善和发展，采用先进的控制方法对磁悬浮系统进行的控制和设计，使系统具有更好的鲁棒性。随着电子技术的发展，特别是电子计算机的发展，带来了磁悬浮控制系统向智能化方向的快速发展。目前，关于磁悬浮技术的研究与开发在国内外都处于快速发展之中。磁悬浮技术从原理上来说不难以理解，但是真正将其产业化却是近几年才开始的。1.2磁悬浮的分类及应用前景磁悬浮可分为以下3种主要应用方式[2]：①电磁吸引控制悬浮方式这种控制方式利用了导磁材料与

8、电磁铁之间的引力，绝大部分磁悬浮技术采用这种方式。虽然原理上这种吸引力是一种不稳定的力，但通过