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直线运动磁悬浮支承的滑模控制研究
| 论文题名： | 直线运动磁悬浮支承的滑模控制研究 |
| 关键词： | 磁悬浮飞车;滑模控制;支承原理;仿真分析 |
| 摘要： | 磁悬浮由于无摩擦、无磨损、无需润滑、寿命长、低功耗、无噪声等优点越来越受到重视,磁悬浮性能的好坏主要取决于控制系统,控制器性能的好坏直接影响系统的动态性能,目前大部分的控制系统都是线性控制系统,最常见的就是PID控制器,已经被用在很多场合。本文以磁悬浮飞车为研究对象,研究了滑模变结构控制,它是一种非线性控制器,如果线性控制能够很好的满足系统要求,为什么要研究非线性控制? 本文针对该问题对系统在PID及滑模控制下的动态性能进行了对比研究。本文首先对飞车的结构设计进行了简单的介绍,分析了飞车的支承原理,在此基础上建立了飞车的数学模型,并基于状态方程验证了系统的可控性与可观性。其次,根据滑模控制的定义,提出了设计滑模控制器要注意的两个关键问题,切换函数与控制律的确定;另外,针对滑模控制中出现的抖振问题,提出了趋近律的方法,抖振不仅影响控制的精度,增加能量消耗,而且这样的高频输入很容易激发系统的未建模特性,从而破坏系统的性能。 本文针对磁选悬浮飞车设计了基于指数趋近律的滑模控制器,设计简单、容易实现。再次,根据系统的数学模型,用matlab/simulink工具对系统的动态性能进行了仿真对比。结果表明,与传统PID控制相比采用滑模控制器能够获得更好的动态性能,并且避免了PID控制中三个参数反复选取的问题,然而滑模控制的优越性在工况复杂的环境下体现的更加明显。例如,当受控系统的参数由于工作条件及元件的老化而发生变化,噪声与干扰的存在等等时,滑模控制在这种情况下表现出更强的鲁棒性,文中用仿真对此进行了验证。 |
| 作者： | 黄明明 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 胡业发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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