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原文传递磁悬浮系统的H∞控制研究

论文题名：	磁悬浮系统的H∞控制研究
关键词：	磁悬浮系统;H∞控制器;非线性系统;摩擦补偿;不确定性;动态跟踪性能
摘要：	磁悬浮是一种新兴的机电一体化技术,可使物体无接触地悬浮起来,进而降低机械损耗,在航空航天、机械制造、交通运输等领域中具有重要的作用。目前,磁悬浮系统中的非线性、摩擦、耦合、不确定性等问题依然是一个控制难题。本文结合ECP Model730磁悬浮实验系统对一类具有不确定性、耦合和摩擦的磁悬浮系统的H∞控制方法进行了研究。对于实际系统在控制中遇到的一些问题,进行了分析并给出解决方法。主要内容有: 　　 1在单磁盘和双磁盘两种配置下建立了ECP Model730磁悬浮实验系统的线性化模型,在建模过程中考虑了传感器、执行器和磁盘间相互作用力的非线性特性。　　 2对单磁盘磁悬浮实验系统进行了不确定性分析并将其归结为标准混合灵敏度问题,在此基础上设计了H∞控制器。针对该H∞控制器在单磁盘磁悬浮实验系统控制过程中不能克服摩擦的问题,基于遗传算法建立了单磁盘磁悬浮实验系统的摩擦模型并对摩擦进行补偿,在一定程度上克服了摩擦对系统的影响。进一步,考虑摩擦模型存在不确定性,摩擦补偿并不能完全消除摩擦对系统的影响。针对这一问题,将摩擦视为对象输入端干扰并在灵敏度权函数中引入了对对象输入端干扰的描述,设计了具有对象输入端干扰抑制能力的H∞控制器。通过仿真考察了H∞控制系统的动态性能、稳态性能、抗干扰性能及其对四种参数摄动的鲁棒性。最后,对单磁盘磁悬浮实验系统进行了调试,实验结果表明,磁盘具有良好的动态跟踪性能和稳态性能,验证了所设计的H∞控制器的有效性。　　 3对双磁盘磁悬浮实验系统进行了特性分析,针对摩擦、耦合等问题,在摩擦补偿和耦合补偿的基础上设计了双磁盘磁悬浮实验系统的H∞控制器。通过仿真考察了H∞控制系统的动态性能、稳态性能、抗干扰性能及其对四种参数摄动的鲁棒性。最后,对双磁盘磁悬浮实验系统进行了调试,获得了较为理想的控制效果,验证了所设计的H∞控制器的有效性。
作者：	魏国平
专业：	控制理念与控制工程
导师：	离毓
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文