【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目: 磁懸浮小球系統(tǒng)的PID控制 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等）。：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)院（直屬系）：電子信息工程系 時間：2013 年 2月27 日學(xué) 生 姓 名指 導(dǎo) 教 師設(shè)計（論文）題目磁懸浮小球系統(tǒng)的PID控制主要研究內(nèi)容掌握磁懸浮小球?qū)嶒炑b置的軟、硬件結(jié)構(gòu)，能分析系統(tǒng)的控制特性；理解PID控制算法的理論知識和PID控制現(xiàn)場調(diào)試方法；能運用PID控制算法實現(xiàn)磁懸浮小球系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。研究方法理論分析與實驗相結(jié)合主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))學(xué)會控制系統(tǒng)控制特性進行分析的一般方法和步驟，在此基礎(chǔ)上選擇合適的控制算法；掌握一般控制系統(tǒng)PID控制算法的仿真研究和實驗過程中控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)方法。教研室意見教研室主任（專業(yè)負責(zé)人）簽字： 年 月 日 說明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。中 文 摘 要 本文針對磁懸浮小球系統(tǒng)設(shè)計了PID控制器，實現(xiàn)了對對磁懸浮小球的控制。在分析磁懸浮系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理的基礎(chǔ)上，建立了磁懸浮小球控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計了PID控制器，運用MATLAB軟件進行仿真，得出較好的控制參數(shù)，并對磁懸浮控制系統(tǒng)進行實時控制，結(jié)果表明了設(shè)計方法的有效性。關(guān)鍵詞：磁懸浮系統(tǒng)；PID控制器；MATLAB仿真AbstractBased on magnetic levitation ball system, we designed a PID controller which can control magnetic levitation ball. On the basis of analyzing the magnetic suspension system structure and working principle, established a mathematical model of magnetic suspension ball control system and designed a PID controller. Using MATLAB to simulate and control the magnetic suspension ball control system timely, and get better control parameters. The result shows that the proposed method is effective.Key words：Magnetic suspension system。 PID controller。 Matlab simulation目 錄第1章 引 言 1 前言 1 磁懸浮的分類及應(yīng)用前景 1 磁懸浮技術(shù)的研究現(xiàn)狀 2 磁懸浮的控制方法和發(fā)展趨勢 3 課題的提出和意義 4第2章 磁懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與建模 7 磁懸浮系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 7 磁懸浮實驗本體 7 磁懸浮實驗電控箱 8 磁懸浮實驗平臺 8 磁懸浮系統(tǒng)工作原理 8 磁懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 9 控制對象的運動方程 9 系統(tǒng)的電磁力模型 9 電磁鐵中控制電壓與電流的模型 10 電磁鐵平衡時的邊界條件 11 電磁鐵系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 11 電磁鐵系統(tǒng)物理參數(shù) 12第3章 控制器設(shè)計 13 控制器方案選擇 13 電流控制器 13 電壓控制器 13 方案的確定 14 PID控制器設(shè)計 14 PID控制基礎(chǔ) 15 PID控制參數(shù)整定方法與步驟 16第4章 基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真 19 MATLAB簡介 19 Simulink介紹 20 MATLAB下數(shù)學(xué)模型的建立 20 開環(huán)系統(tǒng)仿真 21 閉環(huán)系統(tǒng)仿真 22 PID參數(shù)整定 26 磁懸浮系統(tǒng)的實時控制 30第5章 結(jié) 論 33參 考 文 獻 35致 謝 37第1章 引 言第1章 引 言 前言磁懸浮技術(shù)屬于自動控制技術(shù)，它是隨著控制技術(shù)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(zhǔn)框架的一軸或幾軸保持固定位置[1]。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(shè)計，使系統(tǒng)具有更好的魯棒性。隨著電子技術(shù)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(guān)于磁懸浮技術(shù)的研究與開發(fā)在國內(nèi)外都處于快速發(fā)展之中。磁懸浮技術(shù)從原理上來說不難以理解，但是真正將其產(chǎn)業(yè)化卻是近幾年才開始的。 磁懸浮的分類及應(yīng)用前景磁懸浮可分為以下3種主要應(yīng)用方式[2]：①電磁吸引控制懸浮方式這種控制方式利用了導(dǎo)磁材料與電磁鐵之間的引力，絕大部分磁懸浮技術(shù)采用這種方式。雖然原理上這種吸引力是一種不穩(wěn)定的力，但通過控制電磁鐵的電流，可以將懸浮氣隙保持在一定數(shù)值上[3]。隨著現(xiàn)代控制理論和驅(qū)動元器件的發(fā)展，方式在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛運用。在此基礎(chǔ)上也有研究人員將需要大電流勵