磁懸浮盤片系統(tǒng)控制算法的研究.pdf

1、磁懸浮系統(tǒng)是一個典型的非線性系統(tǒng)，特別是傳感器存在溫漂和時漂，系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化以及外界存在擾動，振動，電磁干擾等的時候，非線性的特性是不可忽略的，同時它也是一個延遲性系統(tǒng)，其性能的優(yōu)劣很大程度上取決于控制器的特性。對于傳統(tǒng)PID控制器來說，磁懸浮中參數(shù)的攝動和外界不確定的干擾等都是棘手的問題；另外PID參數(shù)的現(xiàn)場整定的環(huán)境決定了在調(diào)試程序時將會大大降低它的調(diào)試速度和準確性，尤其是利用傳統(tǒng)的PID控制算法，比例、積分、微分環(huán)節(jié)的系數(shù)很多的

2、時候是憑經(jīng)驗所得。因此，如何能快速、高效、準確地選定這幾個值是本文的主要研究內(nèi)容之一。 針對以上問題，本文以磁懸浮盤片為研究對象，設(shè)計改進型的PID控制器及算法，把具有數(shù)據(jù)檢測、采集及可視化操作功能的LabVIEW和強大的數(shù)據(jù)分析功能MATLAB等輔助工具運用于磁懸浮盤片系統(tǒng)的控制過程中，使整個系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)檢測，數(shù)據(jù)分析，控制三位一體的功能，通過實時的高效的人機互動來使磁懸浮控制系統(tǒng)更快、更高效。 本文首先搭建磁懸浮盤片

3、系統(tǒng)實驗臺，分析實驗臺的機械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且對磁懸浮盤片系統(tǒng)模型的控制算法進行推導(dǎo)；然后介紹磁懸浮盤片系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，同時設(shè)計積分分離式數(shù)字PID控制器，設(shè)計的控制器的主要優(yōu)點在于當整個系統(tǒng)的參數(shù)存在的較大的攝動和外界干擾較強時，給系統(tǒng)加入一個積分環(huán)節(jié)來消除靜差，提高控制精度，同時也便于PID參數(shù)的在線整定。因此，本文用MATLAB對設(shè)計的數(shù)字PID控制器進行仿真，分析其控制效果。仿真結(jié)果表明：與經(jīng)典PID控制相比，改進的數(shù)字P

4、ID控制器使得磁懸浮系統(tǒng)的超調(diào)量減少了10％，調(diào)節(jié)時間也縮短了8％。通過實驗來驗證以上控制方法的效果，實驗結(jié)果表明：改進后的數(shù)字PID控制器的達到了預(yù)期的效果。最后從系統(tǒng)魯棒性的角度，在武漢理工大學(xué)磁懸浮實驗平臺上，用BK振動儀模擬干擾信號進行抗干擾實驗，進一步驗證改進后的數(shù)字PID控制器的控制效果。BK振動實驗的結(jié)果表明：采用積分分離式PID控制器使得磁懸浮盤片控制系統(tǒng)把低頻干擾信號的的部分能量吸收了，干擾信號幅值變小了3％。一系列的