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《基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的磁懸浮球?qū)崟r控制系統(tǒng)的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要磁懸浮系統(tǒng)是一個復(fù)雜的非線性、開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)，其研究涉及控制理論、電磁場理論、電力電子技術(shù)以及計算機(jī)科學(xué)等眾多領(lǐng)域。而其中控制器性能的好壞直接影響磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制對系統(tǒng)參數(shù)的攝動、外界的擾動、系統(tǒng)的不確定性等具有獨(dú)特、優(yōu)異的魯棒性，并且算法簡單，一直吸引著諸多學(xué)者的研究興趣。本文針對一套單自由度的磁懸浮球系統(tǒng)進(jìn)行了滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的研究并在此基礎(chǔ)上成功實(shí)現(xiàn)了磁懸浮球系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)字控制。首先，本文分析了磁懸浮球系統(tǒng)的工作原理并推導(dǎo)了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括在平衡點(diǎn)展開的線性模型和接
2、近實(shí)際情況的非線性模型。然后介紹了滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的基本原理和設(shè)計步驟，設(shè)計了最佳的磁懸浮球系統(tǒng)的滑模控制器。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的PID控制相比采用滑?？刂破髂塬@得更好的動態(tài)性能，并且避免了PID控制中三個參數(shù)反復(fù)選取的問題，因而更加簡便、實(shí)效。其次，針對滑?？刂浦谐霈F(xiàn)的“抖振”問題將模糊控制與滑?？刂葡嘟Y(jié)合，設(shè)計出基于等效控制的模糊滑?？刂破鳎抡娼Y(jié)果顯示，與普通滑?？刂坪蛡鹘y(tǒng)的PID控制相比該控制器能有效地削弱“抖振”同時又有較高的實(shí)時性。另外，本文嘗試用基于非線性滑模面的全局快速Terminal滑?？刂苼硌芯看艖腋∏蛳到y(tǒng)
3、的穩(wěn)定性和到達(dá)時間。仿真結(jié)果表明該控制算法能使系統(tǒng)狀態(tài)在有限時間內(nèi)快速、精確地收斂到平衡狀態(tài)，并能消除抖振現(xiàn)象。最后，介紹了MATLAB中實(shí)時工具箱RTW的工作原理，并利用RTW進(jìn)行磁懸浮球系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)字控制，最終實(shí)現(xiàn)了鋼球的穩(wěn)定懸浮。關(guān)鍵詞：磁懸浮球，滑模變結(jié)構(gòu)控制，抖振，模糊控制，RTWi基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的磁懸浮球?qū)崟r控制系統(tǒng)的研究AbstractThemagneticlevitationsystem(maglev)isacomplex,nonlinearandnaturallyunstablesystem.Theresea
4、rchonsuchsysteminvolvescontroltheory,electromagnetism,electricandelectronictechnology,computerscienceandsoon.Thecontroller’sperformancedirectlyinfluencesthewideapplicationsofthemagneticlevitationtechnology.Theslidingmodevariablestructurecontrolcatchesmanyresearchers’a
5、ttentionsextensivelybecauseithasdistinctandidealrobustnessandholdstheinvarianceforthechangeofsystemparameters,outsidedisturbanceanduncertaintyofthesystem,andthealgorithmisverysimple.Thispaperstudiesthesingle-degree-offreedommaglevballsystemwiththeslidingmodecontrolari
6、thmeticandthedigitalcontrolofthesystemisachievedfinally.Firstofall,thispaperestablishesthesystem’slinearizationmodelandnonlinearmodelbasedonanalysisofprincipleofsystem.Andthen,thebasicprincipleanddesignstepsoftheslidingmodevariablestructurecontrolarithmeticareintroduc
7、ed.ThebestslidingmodecontrollerisgainedafterthestimulationsinMATLAB.TheresultsindicatesystemcangetmuchbetterdynamicperformanceswiththeslidingmodecontrollercomparedwiththetraditionalPIDcontroller.Inaddition,inordertoresolvethechatteringproblem,afuzzyslidingmodecontroll
8、erbasedontheequivalentcontrolisdesigned.Theresultsindicatethecontrollercanbothreducethechatteringandensuretherealtimeidentit
