【正文】 選擇過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致過(guò)大的超調(diào)，甚至可能帶來(lái)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。4 PID控制器的設(shè)計(jì) 控制方案控制系統(tǒng)是主動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的性能，包括穩(wěn)定性、動(dòng)剛度、抗干擾能力等。磁懸浮系統(tǒng)是一個(gè)典型的非線(xiàn)性開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)。但由于資金計(jì)劃問(wèn)題，2002年宣布停止了這一計(jì)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(jìn)型。1999年4月，日本研制的超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)在試驗(yàn)線(xiàn)上達(dá)到時(shí)速552km。主要有以下幾個(gè)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(xiě)為： 電磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型電磁鐵繞組上的瞬時(shí)電感與氣隙間的關(guān)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(guān)系： 由式(5)可知： 又因?yàn)?，所以有? 根據(jù)基爾霍夫電壓定律有： 式(8)中、分別為線(xiàn)圈自身的電感和平衡點(diǎn)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(guò)的瞬時(shí)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(jiǎn)單明了，便于設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。 改進(jìn)PID控制由于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程往往具有非線(xiàn)性、時(shí)變不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用常規(guī)PID控制器不能達(dá)到理想的控制效果，而且在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性很差。本畢業(yè)設(shè)計(jì)由于采用的是電壓型功率放大器，導(dǎo)致系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型不同，剛度和阻尼的數(shù)學(xué)表達(dá)式較復(fù)雜，于是不采用理論設(shè)計(jì)方法，而采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)法。兩個(gè)月的設(shè)計(jì)時(shí)間雖然短暫，我卻從中學(xué)到了很多書(shū)本以外的東西，報(bào)告中 的每一段文本的 輸入、每一個(gè)模型的建立和每一個(gè)圖形的截取之中都有我辛勤的汗水和同學(xué)們不倦的教導(dǎo)。其中1/4衰減比通常被認(rèn)為是最好的綜合準(zhǔn)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(shè)計(jì)可以通過(guò)首先用經(jīng)典控制理論設(shè)計(jì)出性能比較滿(mǎn)意的模擬調(diào)節(jié)器，然后通過(guò)離散化方法得到。因此，設(shè)系統(tǒng)參數(shù)如下：為，為，為，為，為。圖2系統(tǒng)開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)圖電磁鐵繞組中通以一定的電流會(huì)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(gè)典型的吸浮式懸浮系統(tǒng)。磁懸浮技術(shù)從原理上來(lái)說(shuō)不難以理解，但是真正將其產(chǎn)業(yè)化卻是近幾年才開(kāi)始的。課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 基于PID控制器的磁懸浮系統(tǒng)的應(yīng)用仿真 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 34電氣自動(dòng)化12768班 學(xué) 號(hào) 34595432432423432424234214141 學(xué)生姓名 李來(lái)啊 指導(dǎo)教師 茍史 指導(dǎo)教師職稱(chēng) 講師 學(xué)院名稱(chēng) 電氣信息學(xué)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(yīng)用仿真Magnetic levitation system based on PID controller simulation學(xué) 生 姓 名: 田蜜 完 成 日 期: 2034年16月68日 摘 要磁懸浮技術(shù)具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、無(wú)需潤(rùn)滑以及壽命較長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在能源、交通、航空航天、機(jī)械工業(yè)和生命科學(xué)等高科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用背景。目前，關(guān)于磁懸浮技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)在國(guó)內(nèi)外都處于快速發(fā)展之中。此磁懸浮實(shí)驗(yàn)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(duì)象(鋼球)等元器件組成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)控制效果直觀明了，極富有趣味性。系統(tǒng)開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)如圖4所示。本設(shè)計(jì)為了得到比較精確些的數(shù)學(xué)模型，易于實(shí)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(duì)磁懸浮系統(tǒng)進(jìn)行控制。 數(shù)字PID控制 由于數(shù)字處理器只能計(jì)算數(shù)字量，無(wú)法進(jìn)行連續(xù)PID運(yùn)算，所以若使用數(shù)字處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)PID算法，則必須對(duì)PID算法進(jìn)行離散化。PID參數(shù)整定的系統(tǒng)性能準(zhǔn)則分為兩類(lèi)：(1)近似準(zhǔn)則，即采用有關(guān)描述控制系統(tǒng)穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面性能的數(shù)量指標(biāo)為準(zhǔn)則，如輸出相應(yīng)的超調(diào)量、衰減比、調(diào)整時(shí)間、上升時(shí)間等。 ，然后從小到大依次取的值仿真，得到各仿真曲線(xiàn)如圖1圖17和圖18所示：圖11 閉環(huán)階躍響應(yīng)仿真曲線(xiàn)(,)圖12 閉環(huán)階躍響應(yīng)仿真曲線(xiàn)(,)圖13 閉環(huán)階躍響應(yīng)仿真曲線(xiàn)(,)致 謝兩個(gè)月的時(shí)光飛逝，在本報(bào)告完成的同時(shí)，也意味著大學(xué)三年即將劃上一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)法是通過(guò)仿真和實(shí)際運(yùn)行，觀察系