空氣球系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、空氣球系統(tǒng)主要由直流電機、風(fēng)扇、玻璃管、空氣球、超聲波傳感器等構(gòu)成。它具有模型復(fù)雜，非線性和多擾動的特點。
　　 本文依據(jù)貝加萊公司提供的空氣球系統(tǒng)對象、PLC控制系統(tǒng)、Automation Studio組態(tài)軟件和Matlab/Simulink仿真軟件，通過機理建模的方法對系統(tǒng)進行建模，重點研究空氣球系統(tǒng)的建模與控制。
　　 本文采用機理建模法，運用直流電機工作原理對電機建模，運用流體力學(xué)知識和伯努利方程對球體周圍流動的

2、風(fēng)力情況建模，利用牛頓力學(xué)原理對空氣球建模，最終構(gòu)建了空氣球系統(tǒng)從PWM輸出到高度輸出的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)這個模型，在Matlab/Simulink環(huán)境下構(gòu)建系統(tǒng)模型并進行了仿真，并與實驗結(jié)果做了對比。對比結(jié)果表明了模型的有效性。
　　 其次，使用貝加萊PLC作為控制器，運用串級PID控制算法，對空氣球系統(tǒng)進行控制，在Matlab/Simulink環(huán)境下進行控制器設(shè)計，并下載到貝加萊公司的PLC上進行實驗。實驗獲得了良好的控制效果，

3、實現(xiàn)了對空氣球的穩(wěn)定控制。
　　 再次，研究設(shè)計了H∞魯棒控制的標(biāo)準(zhǔn)框架，求真實有理的控制器K，使被控對象G穩(wěn)定的H∞魯棒控制器，采用MATLAB軟件中的魯棒控制工具箱進行設(shè)計，大大減小了復(fù)雜的計算量，只需進行加權(quán)函數(shù)的選擇就行了。在混合靈敏度問題設(shè)計中，本文采用在頻率域中選擇加權(quán)陣，然后，轉(zhuǎn)換到狀態(tài)空間中進行計算。魯棒控制保證了系統(tǒng)在參數(shù)不確定的情況下仍能獲得良好的控制效果。
　　 最后，研究設(shè)計了LQR控制器，該控制