基于RBF-ARX模型的LQR控制器在磁懸浮系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、磁懸浮系統(tǒng)的控制問題是一個(gè)很有研究價(jià)值的課題。由于磁懸浮具有“零接觸”的特性,應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的系統(tǒng)具有無摩擦、無噪聲、無需潤滑等優(yōu)點(diǎn),例如:磁懸浮列車,磁懸浮軸承等。但是磁懸浮系統(tǒng)具有非線性、不確定性等特點(diǎn),不易被控制,控制器的性能亟待提高。RBF-ARX模型為復(fù)雜非線性系統(tǒng)的控制提供了一個(gè)全新的解決方案。RBF-ARX模型是一種離線辨識的全局模型,它兼有RBF網(wǎng)絡(luò)對非線性函數(shù)逼近精度高、學(xué)習(xí)速度快和ARX模型結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用方便的優(yōu)點(diǎn),

2、非常適合結(jié)合一些基于模型的控制算法處理復(fù)雜非線性系統(tǒng)的控制問題,而LQR控制器是一種結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)且依賴于模型的控制器。所以基于RBF-ARX模型的LQR控制器會(huì)在磁懸浮控制系統(tǒng)中得到比較好的效果。本文遵循物理模型、ARX模型和RBF-ARX模型這一條線索來對磁懸浮系統(tǒng)LQR控制器進(jìn)行探索。著重研究如何設(shè)計(jì)基于RBF-ARX模型的LQR控制器,希望能為實(shí)際的工業(yè)控制問題起到指導(dǎo)意義。
　　 本文首先介紹了磁懸浮控制系統(tǒng)的研究背

3、景以及現(xiàn)狀。同時(shí)對實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備——磁懸浮裝置的結(jié)構(gòu)和原理作了詳細(xì)的描述,并且根據(jù)其物理特性,經(jīng)過合理的線性化之后建立了系統(tǒng)的物理模型,根據(jù)物理模型對磁懸浮系統(tǒng)做了初步的分析,設(shè)計(jì)了基于物理模型的LQR控制器。然后,利用PID算法控制磁懸浮系統(tǒng),采集系統(tǒng)在某一工作點(diǎn)的輸入輸出數(shù)據(jù)來建立ARX模型,其中介紹了確定模型的階次、延遲以及創(chuàng)建狀態(tài)空間的方法。由于磁懸浮系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)而ARX模型是一種線性模型,所以提出利用多模型分段控制的方法