基于MATLAB的磁懸浮控制系統(tǒng)研究.pdf

1、伴隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)與人類生活對(duì)運(yùn)動(dòng)載體高速化需求的不斷增長(zhǎng)，磁懸浮技術(shù)漸漸成為了世界的研究熱點(diǎn)之一。本次課題針對(duì)GML磁懸浮實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并基于Matlab環(huán)境進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，以下是本文所闡述的主要內(nèi)容：磁懸浮控制系統(tǒng)搭建、系統(tǒng)建模以及控制器分析與設(shè)計(jì)。
　　 首先，在控制系統(tǒng)的搭建上，本文主要針對(duì)Matlab中RTW和xPC Target兩種實(shí)時(shí)控制工作方式分別搭建了磁懸浮實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和雙機(jī)模式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。在RTW方式下，即

2、在單PC機(jī)工作模式下，基于Simulink控制開發(fā)環(huán)境，以PCI-1711數(shù)據(jù)采集卡作為系統(tǒng)I/O口，并且以磁懸浮系統(tǒng)作為被控對(duì)象搭建磁懸浮控制系統(tǒng)；在xPC Target方式中，基于RTW方式下所構(gòu)建的系統(tǒng)，并以系統(tǒng)的PC機(jī)作為目標(biāo)機(jī)，采用RS-232方式通訊方式構(gòu)建雙機(jī)模式，然后在宿主機(jī)的Simulink環(huán)境下，以xPC Target工具箱作為主要開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用S函數(shù)開發(fā)xPC Target環(huán)境下的PCI-1711板卡的驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)

3、現(xiàn)了xPC Target方式下的雙機(jī)模式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
　　 其次，在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立上，以機(jī)理建模為主導(dǎo)思想，應(yīng)用最優(yōu)化思想修正仿真模型參數(shù)。首先基于物理意義的分析與理解創(chuàng)建磁懸浮系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)模型，然后在Simulink環(huán)境下，依據(jù)傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)以及初始參考數(shù)據(jù)，并基于S函數(shù)模塊建立初始數(shù)學(xué)模型，最終依據(jù)PID實(shí)時(shí)控制下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型仿真數(shù)據(jù)的偏差值的IAE(偏差絕對(duì)值積分)最小的原則應(yīng)用最優(yōu)化的思想進(jìn)行尋優(yōu)處理，修正

4、系統(tǒng)模型參數(shù)。
　　 最后，在控制器的分析與設(shè)計(jì)上，本文以磁懸浮控制系統(tǒng)良好的穩(wěn)定性、跟蹤性能以及抗干擾性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。首先，構(gòu)建PID磁懸浮控制系統(tǒng)并對(duì)系統(tǒng)設(shè)備懸浮體小球的可控范圍及懸浮特性進(jìn)行了調(diào)試與分析；然后，依據(jù)可控范圍內(nèi)的PID控制參數(shù)，應(yīng)用S-function Builder構(gòu)建自適應(yīng)PID控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于磁懸浮小球在可控范圍內(nèi)的軌跡跟蹤；再則，依據(jù)磁懸浮PID控制調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)PID模糊規(guī)則表，并基于Fuzz