磁懸浮控制系統分析與設計.pdf

1、磁懸浮技術是一種利用磁力使物體處于無接觸懸浮狀態(tài)的自動控制技術。它是典型的機電一體化技術，具有無摩擦、無磨損、壽命長、功耗低和噪聲小等特點，在近半個多世紀內得到了長遠發(fā)展和廣泛應用。本文對固高公司的單自由度磁懸浮系統進行了分析，建立了系統數學模型，基于傳統PID控制器設計了變參數PID控制器和單神經元PID控制器，根據系統不確定性又設計了H∞魯棒控制器。
　　本文首先分析了磁懸浮系統的工作原理及基本構成，建立了系統的非線性模型，分

2、別利用基于平衡點展開的線性化和直接反饋線性化方法對系統模型進行了線性化處理，得到系統的線性模型。本文所研究的磁懸浮系統仿真模型為基于平衡點展開的線性化模型。
　　本文在傳統PID控制器基礎上，基于一定的參數變化規(guī)則，在MATLAB的Simulink環(huán)境下設計了變參數PID控制器;由于人工神經元具有自學習和自適應能力、結構簡單和易于計算等特點，設計了基于有監(jiān)督Hebb學習規(guī)則的單神經元PID控制器;為防止單神經元PID控制器的控制量

3、輸出過大，在加權系數的調整中引入二次型性能指標，又設計了基于二次型性能指標的單神經元PID控制器。仿真結果表明，所設計的變參數PID控制器和單神經元PID控制器均比傳統的PID控制器控制效果好，系統動態(tài)性能得以提高，適應性增強。
　　本文利用H∞控制理論的混合靈敏度方法，根據加權函數的選擇原則，選擇合適的加權函數，設計出了使系統穩(wěn)定且有良好魯棒性的H∞控制器。通過計算機仿真，將H∞控制器和前面所設計的PID控制器控制效果進行了對比