磁懸浮直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、磁懸浮技術(shù)由于其無(wú)摩擦、無(wú)磨損以及壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，而受到越來(lái)越多的重視。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)、控制技術(shù)以及新型電磁材料的發(fā)展，磁懸浮技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并且已經(jīng)由宇航、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)始向一般工業(yè)應(yīng)用方面發(fā)展。因此，開(kāi)展磁懸浮技術(shù)的研究具有極其重要的意義。
　　 磁懸浮直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作為磁懸浮技術(shù)的一個(gè)分支，近年來(lái)受到廣泛的關(guān)注。磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要由傳感器單元、控制單元和執(zhí)行單元三大部分組成。本文以磁懸浮長(zhǎng)直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的控

2、制系統(tǒng)為研究對(duì)象，開(kāi)展了傳感器過(guò)縫隙問(wèn)題的研究，優(yōu)化設(shè)計(jì)了控制器和功率放大器。
　　 (1)針對(duì)磁懸浮平臺(tái)結(jié)構(gòu)建立了單自由度磁懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括電磁鐵的力學(xué)和電學(xué)模型、傳感器模型和功率放大器模型，并進(jìn)行了建模誤差分析。(2)本文研究的是一種長(zhǎng)直線運(yùn)動(dòng)的磁懸浮平臺(tái)，最長(zhǎng)的導(dǎo)軌可達(dá)17米，導(dǎo)軌采用多段拼接方式，使檢測(cè)表面存在縫隙，導(dǎo)致傳感器過(guò)縫隙時(shí)，檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生畸變，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這個(gè)問(wèn)題成為本課題的第一個(gè)難點(diǎn)。本文從研究

3、縫隙處磁效應(yīng)和渦流效變化入手，成功解決了這個(gè)難題。
　　 (3)對(duì)PID控制器的控制參數(shù)穩(wěn)定域進(jìn)行了推導(dǎo)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)閉環(huán)特征方程與系統(tǒng)綜合剛度和系統(tǒng)阻尼的對(duì)比，確定了控制參數(shù)，并進(jìn)行了仿真和控制器硬件電路設(shè)計(jì)。在控制系統(tǒng)的研究中遇到的問(wèn)題是懸浮體在長(zhǎng)直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的“俯仰”問(wèn)題，采用兩點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制的方法有效解決了此問(wèn)題。
　　 (4)搭建了磁懸浮直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，對(duì)控制系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行了性能測(cè)試，并對(duì)其整體懸浮性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究