基于pid控制器的磁懸浮系統(tǒng)的應用仿真-文庫吧
2025-06-07 15:54 本頁面
【正文】 r。 MATLAB simulationII目 錄摘要…………………………………………………………………………………IAbstract……………………………………………………………………………II1 緒言………………………………………………………………………………1 磁懸浮技術綜述…………………………………………………………1 磁懸浮技術的應用與展望………………………………………………12 磁懸浮系統(tǒng)的結構…………………………………………………………2 系統(tǒng)組成…………………………………………………………………2 磁懸浮實驗本體…………………………………………………………2 磁懸浮實驗電控箱………………………………………………………2 磁懸浮實驗平臺…………………………………………………………33 磁懸浮系統(tǒng)的建?！? 磁懸浮系統(tǒng)的工作原理…………………………………………………4 控制對象的運動方程……………………………………………………5 控制系統(tǒng)的電磁模型……………………………………………………5 電磁鐵系統(tǒng)數學模型……………………………………………………6 磁懸浮系統(tǒng)數學模型……………………………………………………64 PID控制器的設計……………………………………………………………8 控制方案的選擇…………………………………………………………8 PID控制器………………………………………………………………95 MATLAB仿真…………………………………………………………………11 MATLAB簡介………………………………………………………………11 磁懸浮系統(tǒng)仿真…………………………………………………………12 PID參數整定……………………………………………………………13致謝………………………………………………………………………………17參考文獻…………………………………………………………………………181 緒論 磁懸浮技術綜述磁懸浮技術屬于自動控制技術，它是隨著控制技術的發(fā)展而建立起來的。磁懸浮的作用是利用磁場力使某一物體沿著或繞著某一基準框架的一軸或幾軸保持固定位置。由于懸浮體和支撐之間沒有任何接觸，克服了由摩擦帶來的能量消耗和速度限制，具有壽命長、能耗低、無污染、無噪聲、不受任何速度限制、安全可靠等優(yōu)點，因此目前世界各國已廣泛開展磁懸浮控制系統(tǒng)的研究。隨著控制理論的不斷完善和發(fā)展，采用先進的控制方法對磁懸浮系統(tǒng)進行的控制和設計，使系統(tǒng)具有更好的魯棒性。隨著電子技術的發(fā)展，特別是電子計算機的發(fā)展，帶來了磁懸浮控制系統(tǒng)向智能化方向的快速發(fā)展。目前，關于磁懸浮技術的研究與開發(fā)在國內外都處于快速發(fā)展之中。磁懸浮技術從原理上來說不難以理解，但是真正將其產業(yè)化卻是近幾年才開始的。 磁懸浮技術的應用及展望20世紀60年代，世界上出現了3個載人的氣墊車試驗系統(tǒng)，它是最早對磁懸浮列車進行研究的系統(tǒng)。隨著技術的發(fā)展，特別是固體電子學的出現，使原來十分龐大的控制設備變得十分輕巧，這就給磁懸浮列車技術提供了實現的可能。1969年，德國牽引機車公司的馬法伊研制出小型磁懸浮列車模型，以后命名為TR01型，該車在1km軌道上的時速達165km，這是磁懸浮列車發(fā)展的第一個里程碑。在制造磁懸浮列車的角逐中，日本和德國是兩大競爭對手。1994年2月24 日，日本的電動懸浮式磁懸浮列車，在宮崎一段74km長的試驗線上，創(chuàng)造了時速431km的日本最高紀錄。1999年4月，日本研制的超導磁懸浮列車在試驗線上達到時速552km。德國經過近20年的努力，技術上已趨于成熟，已具有建造運用的水平。原計劃在漢堡和柏林之間修建第一條時速為400km的磁懸浮鐵路，總長度為248km，預計2003年正式投入營運。但由于資金計劃問題，2002年宣布停止了這一計劃。我國對磁懸浮列車的研究工作起步較晚，1989年3月，國防科技大學研制出我國第一臺磁懸浮試驗樣車。1995年，我國第一條磁懸浮列車實驗線在西南交通大學建成，并且成功進行了穩(wěn)定懸浮、導向、驅動控制和載人等時速為300km的試驗。西南交通大學這條試驗線的建成，標志我國已經掌握了制造磁懸浮列車的技術。然而，標志著我國成為世界上第一個具有磁懸浮運營鐵路的國家。2 磁懸浮系統(tǒng)的結構 系統(tǒng)組成本設計所使用的磁懸浮實驗裝置系統(tǒng)，是由固高科技有限公司所生產的磁懸浮實驗裝置GML1001。此磁懸浮實驗裝置由LED光源、電磁鐵、光電傳感器、功放模塊、模擬量控制模塊、數據采集卡和被控對象(鋼球)等元器件組成，其結構簡單，實驗控制效果直觀明了，極富有趣味性。它是一個典型的吸浮式懸浮系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以分為磁懸浮實驗本體、電控箱及由數據采集卡和普通PC機組成的控制平臺等三大部分。系統(tǒng)組成主要由所需設計的PID控制器，以電磁鐵為執(zhí)行器，小球位置傳感器和被控對象鋼球組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1 磁懸浮控制系統(tǒng)框圖 磁懸浮實驗本體電磁鐵繞組中通以一定的電流或者加上一定的電壓會產生電磁力，控制電磁鐵繞組中的電流或者繞組兩端的電壓，使之產生的電磁力與鋼球的重量相平衡，鋼球就可以懸浮在空中而處于平衡狀態(tài)。但是這種平衡狀態(tài)是一種不穩(wěn)定平衡。此系統(tǒng)是一開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)。主要有以下幾個部分組成：箱體、電磁鐵、傳感器。 磁懸浮實驗電控箱電控箱內安裝有如下主要部件：直流線性電源、傳感器后處理模塊、電磁鐵驅動 模塊、空氣開關、接觸器、開關、指示燈等電氣元件。 磁懸浮實驗平臺 與IBM PC/AT機兼容的P
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