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单电磁铁悬浮系统的积分滑模控制研究
| 论文题名： | 单电磁铁悬浮系统的积分滑模控制研究 |
| 关键词： | 磁悬浮列车;单电磁铁悬浮系统;积分滑模控制;建模仿真 |
| 摘要： | 磁悬浮列车作为一种新型的城市轨道交通工具，具有运行速度快、对环境污染小、爬坡能力强、可靠舒适度高、转弯半径小等优点，其发展及应用前景广阔。由于磁浮列车采用的是模块化结构，从而降低了系统中各悬浮控制点之间的机械耦合强度。这样对多点悬浮控制系统的研究就可以转化为对单个悬浮控制点的研究，而每个悬浮控制点又可视为单磁铁悬浮系统。 论文以实验室悬浮小车的单电磁铁悬浮系统为研究对象，主要从悬浮控制算法的角度对系统进行研究。首先介绍了单电磁铁悬浮系统的特点、课题研究的背景、意义及磁悬浮控制技术的发展状况。 其次，建立了单电磁铁悬浮系统的数学模型，分析了系统模型非线性、参数不确定的特点。讨论了基于平衡点附近线性化的传统控制策略的局限性，针对这一问题，论文研究了基于反馈线性化的单电磁铁悬浮控制方法。 再次，本文运用单电磁铁的反馈线性化模型设计了一种积分滑模变结构控制器，该控制器采用一种新型的饱和函数克服了传统积分滑模控制由于积分Windup效应，导致系统不稳定的缺点;为进一步抑制滑模控制中存在的抖振问题，采用了一种新的变指数趋近率，解决了传统指数趋近率最后不能趋近于原点的问题;引入了k|s|(v)s项自适应调节趋近速率，提高了趋近滑动模态的速率。 最后，论文使用MATLAB的Simulink仿真环境对文中所提控制算法的单电磁铁悬浮系统进行了仿真实验，实验结果表明，相比传统控制策略，文中所提的改进型积分滑模控制响应速度快、鲁棒性好、抗干扰能力强。为进一步验证控制算法的有效性，开展了单电磁铁的悬浮控制实验，采用数字信号处理器TMS320F2812实现了系统的数字控制，实验结果证明了本文引入的积分滑模控制在控制单电磁铁悬浮系统的优越性。 |
| 作者： | 罗海成 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 蒋启龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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