【正文】 選擇過大，則會導致過大的超調(diào)，甚至可能帶來系統(tǒng)的不穩(wěn)定。4 PID控制器的設計 控制方案控制系統(tǒng)是主動磁懸浮系統(tǒng)中很重要的一環(huán)，控制系統(tǒng)的好壞直接影響到整個系統(tǒng)的性能，包括穩(wěn)定性、動剛度、抗干擾能力等。磁懸浮系統(tǒng)是一個典型的非線性開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)。但由于資金計劃問題，2002年宣布停止了這一計劃。 PID controller。目前大多數(shù)工業(yè)控制器都是PID控制器或其改進型。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。主要有以下幾個部分組成：箱體、電磁鐵、傳感器。由于式(2)中、均為常數(shù)，故可定義一常系數(shù)： 則電磁力可改寫為： 電磁系統(tǒng)數(shù)學模型電磁鐵繞組上的瞬時電感與氣隙間的關系如圖5所示：圖3 電磁鐵電感特性電磁鐵通電后所產(chǎn)生的電感與小球到磁極面積的氣隙有如下關系： 由式(5)可知： 又因為，所以有： 根據(jù)基爾霍夫電壓定律有： 式(8)中、分別為線圈自身的電感和平衡點處的電感，單位為；為小球到磁極面積的氣隙，單位為；為電磁鐵中通過的瞬時電流，單位為；為電磁鐵的等效電阻，單位為。PID控制方法具有簡單明了，便于設計和參數(shù)調(diào)整等優(yōu)點。 改進PID控制由于實際工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、時變不確定性，難以建立精確的數(shù)學模型，應用常規(guī)PID控制器不能達到理想的控制效果，而且在實際生產(chǎn)現(xiàn)場中，由于受到參數(shù)整定方法繁雜的困擾，常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良、性能欠佳，對運行工況的適應性很差。本畢業(yè)設計由于采用的是電壓型功率放大器，導致系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型不同，剛度和阻尼的數(shù)學表達式較復雜，于是不采用理論設計方法，而采用現(xiàn)場實驗法。兩個月的設計時間雖然短暫，我卻從中學到了很多書本以外的東西，報告中 的每一段文本的 輸入、每一個模型的建立和每一個圖形的截取之中都有我辛勤的汗水和同學們不倦的教導。其中1/4衰減比通常被認為是最好的綜合準則，它既能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又能兼顧系統(tǒng)的快速性。數(shù)字PID調(diào)節(jié)器的設計可以通過首先用經(jīng)典控制理論設計出性能比較滿意的模擬調(diào)節(jié)器，然后通過離散化方法得到。因此，設系統(tǒng)參數(shù)如下：為，為，為，為，為。圖2系統(tǒng)開環(huán)結(jié)構圖電磁鐵繞組中通以一定的電流會產(chǎn)生電磁力，控制電磁鐵繞組中的電流，使之產(chǎn)生的電磁力與鋼球的重力相平衡，鋼球就可以懸浮于空中而處于平衡狀態(tài)。它是一個典型的吸浮式懸浮系統(tǒng)。磁懸浮技術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。課程設計報告題 目 基于PID控制器的磁懸浮系統(tǒng)的應用仿真 專業(yè)班級 34電氣自動化12768班 學 號 34595432432423432424234214141 學生姓名 李來啊 指導教師 茍史 指導教師職稱 講師 學院名稱 電氣信息學院 完成日期： 2034 年 16 月 68日 基于PID控制器的磁懸浮系統(tǒng)的應用仿真Magnetic levitation system based on PID controller simulation學 生 姓 名: 田蜜 完 成 日 期: 2034年16月68日 摘 要磁懸浮技術具有無摩擦、無磨損、無需潤滑以及壽命較長等一系列優(yōu)點，在能源、交通、航空航天、機械工業(yè)和生命科學等高科技領域有著廣泛的應用背景。目前，關于磁懸浮技術的研究與開發(fā)在國內(nèi)外都處于快速發(fā)展之中。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(shù)據(jù)采集卡和被控對象(鋼球)等元器件組成，其結(jié)構簡單，實驗控制效果直觀明了，極富有趣味性。系統(tǒng)開環(huán)結(jié)構如圖4所示。本設計為了得到比較精確些的數(shù)學模型，易于實現(xiàn)電壓功率放大器，方便快速原型建模，就采用電壓控制方式對磁懸浮系統(tǒng)進行控制。 數(shù)字PID控制 由于數(shù)字處理器只能計算數(shù)字量，無法進行連續(xù)PID運算，所以若使用數(shù)字處理器來實現(xiàn)PID算法，則必須對PID算法進行離散化。PID參數(shù)整定的系統(tǒng)性能準則分為兩類：(1)近似準則，即采用有關描述控制系統(tǒng)穩(wěn)、快、準三方面性能的數(shù)量指標為準則，如輸出相應的超調(diào)量、衰減比、調(diào)整時間、上升時間等。 ，然后從小到大依次取的值仿真，得到各仿真曲線如圖1圖17和圖18所示：圖11 閉環(huán)階躍響應仿真曲線(,)圖12 閉環(huán)階躍響應仿真曲線(,)圖13 閉環(huán)階躍響應仿真曲線(,)致 謝兩個月的時光飛逝，在本報告完成的同時，也意味著大學三年即將劃上一個圓滿的句號?，F(xiàn)場實驗法是通過仿真和實際運行，觀察系