磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制方法研究.pdf

1、磁懸浮技術(shù)具有無摩擦、無潤(rùn)滑、無磨損、運(yùn)行無噪聲、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。這種運(yùn)動(dòng)方式適合于微米級(jí)以下的精密加工。但磁懸浮系統(tǒng)的強(qiáng)非線性與機(jī)電耦合特征會(huì)降低磁懸浮的運(yùn)動(dòng)精度與魯棒性。因此，整個(gè)磁懸浮系統(tǒng)的性能主要取決于控制系統(tǒng)品質(zhì)的優(yōu)劣。磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)包含磁懸浮執(zhí)行器、磁懸浮功率放大器與磁懸浮控制器，本文逐級(jí)對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì):
　　首先，分析磁懸浮執(zhí)行器的力學(xué)特征、電學(xué)特征，推導(dǎo)了相關(guān)特征表達(dá)式。結(jié)合磁懸浮系統(tǒng)特點(diǎn)，利用特征

2、表達(dá)式研究電磁鐵線圈匝數(shù)和線圈直徑的合理取值范圍。
　　然后，針對(duì)磁懸浮開關(guān)功率放大器反饋信號(hào)類型、調(diào)制模式與電流響應(yīng)速度進(jìn)行分析與比較，完成數(shù)字式功率放大器原理設(shè)計(jì)與實(shí)物調(diào)試工作，并進(jìn)行了性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的數(shù)字式功率放大器實(shí)物輸出精度和線性度高、響應(yīng)快速、電流紋波小。
　　為實(shí)現(xiàn)性能更為優(yōu)良的磁通式功率放大器，引入基于干擾觀測(cè)器的控制結(jié)構(gòu)以提高磁通式功率放大器的輸出質(zhì)量。結(jié)合實(shí)際磁懸浮系統(tǒng)情況，應(yīng)用多反

3、饋量融合的觀測(cè)方式構(gòu)成新型干擾觀測(cè)器控制結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果顯示，新型干擾觀測(cè)器控制結(jié)構(gòu)能夠更好的降低磁懸浮功率放大器磁通輸出抖動(dòng)。相較于普通干擾觀測(cè)器控制結(jié)構(gòu)更適合磁通式功率放大器的應(yīng)用需求。
　　最后，引入了模糊二型自適應(yīng)控制方法進(jìn)行磁懸浮控制，以提高對(duì)磁懸浮系統(tǒng)非線性特征的適應(yīng)性。該算法利用自適應(yīng)結(jié)構(gòu)結(jié)合二型模糊算法對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行最優(yōu)魯棒控制器回歸逼近。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合智能控制器相較于模糊智能控制器與線性控制器在磁懸浮系統(tǒng)