【正文】 化、近似、用線性系統(tǒng)模型近似所描述的非線性系統(tǒng)。其主要依據(jù)是來(lái)自系統(tǒng)的大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，因此又稱(chēng)之為實(shí)驗(yàn)測(cè)定法。頻率特性法是研究控制系統(tǒng)的一種應(yīng)用廣泛的工程實(shí)用方法。因其在實(shí)踐中能得到很好的運(yùn)用，故已被廣泛接受，并逐漸發(fā)展成為較成熟且日臻完善的一門(mén)學(xué)科。實(shí)際中它可能比前兩者都用得多，是一項(xiàng)很好的理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合的方法與手段。控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD這門(mén)課程很重要的一部分內(nèi)容就是研究二次模型化問(wèn)題，即如何建立控制系統(tǒng)仿真模型，使其在數(shù)字計(jì)算機(jī)上得到“實(shí)現(xiàn)”，進(jìn)而求解運(yùn)算，得到所需的運(yùn)行結(jié)果。(3) 用適當(dāng)?shù)能浖Z(yǔ)言將其描述為數(shù)字計(jì)算機(jī)可接受的軟件程序，即編程實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，陸續(xù)出現(xiàn)的許多專(zhuān)門(mén)用于控制系統(tǒng)分析與CAD的工具箱，對(duì)系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展起到很大的推動(dòng)作用。 4 MATLAB軟件的介紹 MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB 是一種工業(yè)化的編程語(yǔ)言。 數(shù)字信號(hào)處理 通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 財(cái)務(wù)與金融工程。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專(zhuān)業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。Simulink是什么呢，Simulink是一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真的軟件工具。Simulink模型可以用來(lái)模擬線性或非線性、連續(xù)或離散或者兩者的混合系統(tǒng)，也就是說(shuō)它可以用來(lái)模擬幾乎所有可遇到的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。S函數(shù)使Simulink更加充實(shí)、完備，具有更強(qiáng)的處理能力。目前，隨著軟件的不斷升級(jí)換代，Simulink在軟硬件的接口方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，使用Simulink已經(jīng)可以很方便地進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號(hào)控制和處理、信息通信以及DSP的處理。在MATLAB窗口中單擊按鈕或在命令窗中輸入命令Simulink，將會(huì)進(jìn)入Simulink庫(kù)模塊瀏覽界面。打開(kāi)連續(xù)模塊庫(kù)（Continuous）并拖曳一個(gè)積分模塊（Integrator）到模型窗中。當(dāng)拖曳的時(shí)候，鼠標(biāo)指針保持十字叉形。選擇模型窗口菜單中的【SimulationState】選項(xiàng)，仿真將執(zhí)行，結(jié)果在示波器窗口中顯示。 但是這種平衡狀態(tài)是一種不穩(wěn)定平衡，這是由于電磁鐵與鋼球之間的電磁力大小與它們之間的距離（Δy）成反比，只要平衡狀態(tài)稍微受到擾動(dòng)（如：加在電磁鐵線圈上的電壓產(chǎn)生脈動(dòng)、周?chē)恼駝?dòng)、風(fēng)等），就會(huì)導(dǎo)致鋼球掉下來(lái)或被電磁鐵吸住，因此必須對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。為了解決這個(gè)問(wèn)題，把電磁鐵鐵芯指向鋼球的一端做成錐體形，當(dāng)鋼球在水平方向上偏離中心平衡位置時(shí)，電磁力總是指向鋼球表面的法向方向，此力可分解為垂直方向和水平方向兩個(gè)分量，水平方向分量使鋼球恢復(fù)到原中心位置。對(duì)電、力學(xué)關(guān)聯(lián)方程線性化后，設(shè)系統(tǒng)得狀態(tài)變量為，則系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程為：轉(zhuǎn)化成傳遞函數(shù)形式： 其中：式中：——小球平衡位置，單位：m ——平衡電流，單位：A 系統(tǒng)物理參數(shù)參數(shù)值注意：本參數(shù)表為產(chǎn)品出貨時(shí)的相應(yīng)參數(shù)，當(dāng)用戶(hù)實(shí)驗(yàn)中更改平衡位置時(shí)，其中帶有*號(hào)的參數(shù)需要用戶(hù)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量和計(jì)算 Matlab下數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)狀態(tài)空間方程及相對(duì)應(yīng)的參數(shù)，在Matlab下可以使用模型轉(zhuǎn)換函數(shù)ss2tf()——實(shí)現(xiàn)由狀態(tài)空間描述到傳遞函數(shù)形式的轉(zhuǎn)換。g=。i0=。0 0 R/L]。C=[1 0 0]。 M函數(shù)編輯窗 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)仿真打開(kāi)Matlab軟件，在Matlab命令行窗口中輸入simulink或單擊圖標(biāo)，這時(shí)彈出Simulink Library Browser窗口。把在新建文件中的各個(gè)模塊連接起來(lái)，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕或按Ctrl+T快捷鍵開(kāi)始仿真。接下來(lái)，我們將使用PID控制器來(lái)穩(wěn)定系統(tǒng)。注：在建立此部分模型時(shí)，我們把傳感器模型建立在前向通道，而沒(méi)有建立在反饋通道，因此傳感器函數(shù)部分的常數(shù)部分可以消去。 模擬PID框圖PID有模擬和數(shù)字之分，這里要注意其間的關(guān)系，模擬和數(shù)字PID表達(dá)式如下所示： 由上二式可以看出，模擬與數(shù)字的PID中的相差倍，相差倍，因此在利用模擬PID仿真出的參數(shù)應(yīng)注意進(jìn)行相應(yīng)的變換。 PID控制系統(tǒng)仿真結(jié)果圖6 結(jié)束語(yǔ)磁懸浮技術(shù)，不僅在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域和電器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而且在航空航天領(lǐng)域和生命科學(xué)領(lǐng)域也開(kāi)始得到應(yīng)用。但是由于數(shù)學(xué)模型建立的精確性與否及環(huán)境的影響，仿真的參數(shù)不一定能達(dá)到理想的控制參數(shù)。首先要感謝我敬愛(ài)的指導(dǎo)教師易杰老師在學(xué)術(shù)上的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，在思想、學(xué)習(xí)和生活等各個(gè)方面的典范作用，在科研中創(chuàng)造的良好學(xué)術(shù)氣氛，在系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的及時(shí)幫助。我對(duì)他們致以真誠(chéng)的謝意和衷心的祝福！附 錄附A 傳感器實(shí)測(cè)參數(shù)本附錄為產(chǎn)品出廠時(shí)測(cè)得的傳感器實(shí)際數(shù)據(jù)，由于使用環(huán)境的變化（如背景光場(chǎng)）此參數(shù)有可能發(fā)生微弱變化。在此，我再一次對(duì)易老師的培養(yǎng)和關(guān)懷表示誠(chéng)摯的謝意！非常感謝老師們，他們不但在大學(xué)三年中指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)和生活，而且在完成論文期間給我許多幫助和建議，他們兢兢業(yè)業(yè)、對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度為我做出了好的表率，時(shí)刻鞭策著我向他們學(xué)習(xí)。參考文獻(xiàn)[1] 張曉華,控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，～82[2] 樓順天，[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，～156[3] 楊庚辰,自動(dòng)控制原理[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，～85[4] 王學(xué)輝,[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，～98[5] 張士勇，磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望 [J] 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置 2003年03期1～1[6] 王沫然，Simulink建模及動(dòng)態(tài)仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，～133[7] 黃忠霖，控制系統(tǒng)Matlab計(jì)算及仿真[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，～102[8] 魏克新，王云亮，[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,～64[9] . Kuo， Automatic Control Systems, Seventh Edition, Prentice Hall, ～86致 謝三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。對(duì)磁懸浮技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，推動(dòng)磁懸浮高技術(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。拖入相應(yīng)的模塊，如示波器模塊、階躍信號(hào)模塊等等，進(jìn)行連線、仿真。建立PID控制器子系統(tǒng)，在這里我們把PID控制器封裝成為一個(gè)模塊，與外部的接口為、三個(gè)參數(shù)。 傳感器函數(shù)建立框圖拖入子系統(tǒng)模塊“Simulink/Portsamp。從示波器所顯示的特性可以看出，此系統(tǒng)是一開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)，當(dāng)有一微小擾動(dòng)時(shí)，小球?qū)⑵x平衡位置。 Simulink窗將傳遞函數(shù)模塊“Simulink/Continuous/Transfer F”、示波器模塊“Simulink/Sinks/Scope”、階躍信號(hào)源模塊“Simulink/Sources/Step”分別拖入新建的窗口中。[num,den]=ss2tf(A,B,C,D)；變量num、den分別為開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的分子與分母系數(shù)，A、B、C、D為狀態(tài)空間方程中的相