【正文】 orks的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，包括MATLABH和SIMULINK兩大部分。四、電壓控制模型由上節(jié)內(nèi)容可知，電流模型的建立沒有考慮感抗對系統(tǒng)的影響，只是從感性元件儲能的角度加以分析建立。第三節(jié) 磁懸浮系統(tǒng)的建模一、控制對象的運(yùn)動(dòng)方程忽略小球受到的其他干擾力，則受控對象小鋼球在此系統(tǒng)中只受電磁力F和自身重力mg，由于電磁力F與i和x有關(guān)。為控制功率管散熱問題，采用開關(guān)功率放大器。它是一個(gè)典型的吸浮式懸浮系統(tǒng)。②智能控制系統(tǒng)：智能控制器具有在線學(xué)習(xí)、修正的能力，它可以根據(jù)系統(tǒng)獲取的信息來分析系統(tǒng)特性，從而使系統(tǒng)性能達(dá)到預(yù)期要求。主動(dòng)磁懸浮技術(shù)即通過電磁力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的可控懸??；被動(dòng)式的研究主要集中在永久磁鐵低溫超導(dǎo)的研究。如磁懸浮電機(jī)應(yīng)用在生命科學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)在國外已研制成功的離心式和振動(dòng)式磁懸浮人工心臟血泵，采用無機(jī)械接觸式磁懸浮結(jié)構(gòu)不僅效率高，而且可以防止血細(xì)胞破損，引起溶血、凝血和血栓等問題。我國對磁懸浮列車的研究工作比較晚，1989年3月，國防科技大學(xué)研制出我國第一臺磁懸浮實(shí)驗(yàn)樣車。第二節(jié) 磁懸浮技術(shù)的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)60年代，世界上出現(xiàn)了3個(gè)載人的氣墊車實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它是最早對磁懸浮列車進(jìn)行研究的系統(tǒng)。為了得到斥力，勵(lì)磁線圈和短路線圈之間必須有相對的運(yùn)動(dòng)。第一章 磁懸浮系統(tǒng)的概述第一節(jié) 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：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。磁懸浮技術(shù)是利用磁場力使一物體沿著或繞著某一基準(zhǔn)框架的一軸或者幾軸保持固定位置，由于懸浮體和支撐之間無任何接觸，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，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。由于磁懸浮系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性的要求很高，在很大程度限制了先進(jìn)控制算法的開發(fā)和應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)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。在此基礎(chǔ)上也有研究人員將需要大電流勵(lì)磁的電磁鐵部分換成可控型永久磁鐵，這樣可以大幅度降低勵(lì)磁損耗。 近年來，磁懸浮技術(shù)作為新興機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展迅速，與其它技術(shù)相比，磁懸浮技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：①能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的運(yùn)動(dòng)控制，避免了機(jī)械接觸，減少損耗，延長設(shè)備使用壽命；②無需潤滑，可以省去泵、管道、過濾器、密封元件；③功耗低，減少了損耗；④定位、控制精度高，其上限取決于位移傳感器的精度；⑤清潔無污染[2]。在制造磁懸浮列車的角逐中，日本和德國是兩大競爭對手。高速磁懸浮電機(jī)高速磁懸浮電機(jī)是近年提出的一個(gè)新研究方向，它集磁懸浮軸承和電動(dòng)機(jī)于一體，具有自懸浮和餐動(dòng)能力，不需要任何獨(dú)立的軸承支撐，且具有體積小、臨界轉(zhuǎn)速高等特點(diǎn)，更適合于超高速運(yùn)行的場合，也適合小型乃至超小型結(jié)構(gòu)。1988年召開了第一屆國際磁懸浮軸承會議，此后兩年一次[7]。以上問題都對磁懸浮系統(tǒng)的控制器提出了很高的要求，為此大量的研究集中在控制方法和控制手段上。辨識、狀態(tài)估計(jì)和控制理論是現(xiàn)代控制理論三個(gè)相互滲透的領(lǐng)域。本論文所用的磁懸浮試驗(yàn)平臺采用的是渦流傳感器，鋼球相對于平衡位置的距離經(jīng)過渦流傳感器檢測后轉(zhuǎn)換為電壓量，再由信號放大器放大輸出。第二節(jié) 磁懸浮系統(tǒng)的工作原理磁懸浮球?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)是一個(gè)典型的吸浮式懸浮系統(tǒng)。 電磁鐵電感曲線 電磁鐵通電后所產(chǎn)生的電感與小球到磁極面積的氣隙有如下關(guān)系： （) 由式()可知： () 又因?yàn)?故有： () 根據(jù)基爾霍夫電壓定律有： () 式中:—為線圈自身的電感，單位H —為平衡點(diǎn)處的電感，單位H —小球到磁極面積的氣隙，單位m —電磁鐵中通過的瞬時(shí)電流，單位A R—電磁鐵的等效電阻，單位Ω三、電流控制模型在磁懸浮系統(tǒng)中，對電磁力采用兩種控制策略：電流控制控制方式和電壓控制方式。由磁路的基爾霍夫定理可知 ()式中，N為電磁鐵線圈匝數(shù)，i為電磁繞組中的瞬時(shí)電流，為鐵芯磁通。 開環(huán)階躍仿真框圖 其中。即，傳遞函數(shù)為： () PID控制器直接選用MATLAB中的給定控制器。最后，對所得控制對象的模型進(jìn)行開環(huán)控制仿真和閉環(huán)控制仿真。積分作用的強(qiáng)弱取決于時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之越強(qiáng)。增量式PID控制算法表達(dá)式為： ()PID控制是在經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上，通過長期的工程實(shí)踐總結(jié)形成的一種控制方法。磁懸浮系統(tǒng)是強(qiáng)非線性系統(tǒng)，在實(shí)際過程中存在很多非線性因素干擾并且在平衡點(diǎn)線性化得到的系統(tǒng)模型是忽慮了很多非線性因素后得的方法[19]。工程實(shí)驗(yàn)法步驟 在工程實(shí)驗(yàn)時(shí)，參考各參數(shù)對控制過程的響應(yīng)趨勢，實(shí)行先比例，后積分，在微分的反復(fù)調(diào)整。運(yùn)用工程試驗(yàn)法對PID控制器的三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種方法叫根軌跡法。其結(jié)果是系統(tǒng)穩(wěn)定性變壞，這與系統(tǒng)的階數(shù)增加，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差的結(jié)果是一致的。由理論知識可知，增加開環(huán)極點(diǎn)，可以改變原有根軌跡的實(shí)軸分布法則，可以改變原有根軌跡的實(shí)軸分布情況；其次，可以使得原系統(tǒng)根軌跡的整體走向在s平面上向右移。 較正后根軌跡圖 經(jīng)過多次試驗(yàn)，當(dāng)取時(shí)，系統(tǒng)性能相對更好一些。由于，令s的實(shí)部為零時(shí)，就可以得到另一個(gè)復(fù)變函數(shù)表示為 ()復(fù)變函數(shù)的自變量為頻率，因此將其稱為頻率特性。因此，可以用時(shí)間信號在變換域中的表示來確定頻率特性的定義。那么，可以根據(jù)頻率校正法對系統(tǒng)進(jìn)行校正。校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： ()校正后系統(tǒng)的相角裕度 ()求出那么，超前滯后校正網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為 ()系統(tǒng)校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為： ()。本文旨在對磁懸浮球系統(tǒng)的控制算法進(jìn)行研究。我的論文是在郭鵬老師的認(rèn)真的指導(dǎo)和細(xì)致的批改下才得以順利完成。, while adding D yielded yaw of 177。真心祝愿他們幸福安康！再次感謝幫助過我的同學(xué)和老師，謝謝你們！參考文獻(xiàn)[1] 許杰．基于PC機(jī)的磁懸浮控制系統(tǒng)研究[D]．南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007[2] 劉立恒．磁懸浮列車的PID控制器的設(shè)計(jì)[J]．浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào)，2005,18（2）[3] 楊鋒力．單自由度磁懸浮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制研究[D]．中南大學(xué)碩士學(xué)位論文．2005[4] 何衍慶，姜捷，江艷君、鄭瑩．控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用——MATLAB語言的應(yīng)用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003[5] 姚小偉．磁懸浮系統(tǒng)的控制研究[D]．哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文，2007[6] 王義進(jìn)，席文明．磁懸浮控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J]．計(jì)算機(jī)測量與控制（工業(yè)控制），2007,15(5)[7] 尚玲艷．基于MATLAB的鋼板磁懸浮控制系統(tǒng)研究[D]．上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006[8] 劉茹．基于FPGA的磁浮列車空氣彈簧控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]．西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文，2006[9] 劉偉，張紅輝．控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的MATLAB實(shí)現(xiàn)[J]．周口師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008,25(2)[10] 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proportional–integral–derivative controller (PID controller) is a generic control loop feedback mechanism(controller) widely used in industrial control systems –a PID is the most monly used feedback controller. A PID controller calculates an error value as the difference between a measuredprocess variable and a desired setp oint. The controller attempts to minimize the error by adjusting the process control inputs. In the absence of knowledge of the underlying process, PID controllers are the best controllers.[1] However, for best performance, the PID parameters used in the calculation must be tuned according to the nature of the system – while the design is generic, the parameters depend on the specific system. The PID controller calculation (algorithm) involves three separate parameters, and is accordingly sometimes calledthreeterm control: the proportional, the integral and derivative values, denoted P, I, and D. The proportionalvalue determines the reaction to the current error, the integral value determines the reaction based on the sum of recent errors, and the derivative value determines the reaction based on the rate at which the error changing. The weighted sum of these three actions is used to adjust the process via a control element such as the position of a control valve or the power supply of a be interpreted in terms of time: P depends on the present error, I on the accumulation of past errors, and D is a prediction offuture errors, based on current rate of change. By tuning the three constants in the PID controller algorithm, the controller can provide control action designed for specific process requirements. The response of the controller can be described in terms of the responsiveness of th