磁悬浮球系统的神经网络辨识及变结构控制

磁悬浮球系统是一个典型的非线性的不稳定的系统,基于对其建模的复杂性和不准确性,文章利用神经网络能逼近任意非线性函数这一特性,对磁悬浮球系统进行辨识;再根据滑模变结构控制原理设计了磁悬浮球系统的变结构控制器,利用MATLAB对系统进行建模仿真,仿真结果表明,RBF网络能很好地逼近本磁悬浮球系统;滑模变结构控制对于此非线性系统有较好的控制效果,小球能很快地悬浮在平衡位置,该控制系统具有较好的稳态特性和抗干扰性.     

一种新型玻璃基底可用于微陀螺的反磁悬浮结构的设计与制造

主要介绍了反磁悬浮系统的悬浮和稳定的原理以及用作惯性传感器的原理。研究了对反磁悬浮微器件理论。使用ANSOFT的MAXWELL3D有限元软件包分析了反磁转子悬浮微器件的悬浮问题,对于转子的悬浮、稳定和旋转进行了系统的仿真分析,包括受力分析与位移分析。对反磁悬浮微器件的制作工艺进行了研究。对反磁悬浮器件进行了相关实验。     

基于MCS—51单片机的磁悬浮球数字控制系统设计

本文介绍了磁悬浮球控制系统的结构及工作原理，给出了基于MCS－51单片机磁悬浮球数字控制系统硬件和软件框图，实现了钢球的稳定悬浮。     

高温超导磁体与普通磁体的实验研究

本文从黑箱建模的角度出发，分析高温超导磁悬浮系统和常导磁悬浮系统在稳态悬浮时的动态特性。此外，通过对比实验．还比较了磁悬浮系统稳态悬浮时高温超导磁体与普通磁体的电磁特性异同。研究结果表明，虽然高温超导磁悬浮系统和常导磁悬浮系统动态特性的传递函数模型不同，但从控制的角度看，它们的电磁特性并无明显区别。在系统的工作频段内，高温超导磁体线圈自感应给其电磁特性带来的影响可以忽略。     

磁悬浮球控制系统的设计研究

为了更好地研究磁悬浮技术,根据电磁学理论,对磁悬浮球控制系统的原理进行了分析,建立了控制系统的数学模型,进行了控制系统的稳定性分析;针对磁悬浮球控制系统的滞后特性,提出了PD超前补偿控制方法,组成了闭环反馈控制系统,并在MATLAB下进行了控制系统的软件仿真;在此基础上,根据电子学和自动控制理论,设计了一个基于PD控制器的磁悬浮球控制系统,实现了钢球的稳定悬浮;控制系统的电路部分完全由模拟电子电路实现,既简单又实用.     

磁悬浮系统的极点配置控制器设计研究

单自由度磁悬浮1球系统是多自由度磁悬浮控制研究基础,本文在分析磁悬浮系统构成及工作原理的基础上,建立了单自由度磁悬浮系统的数学模型,并将非线性模型进行了线性化。采用极点配置法设计了PI线圈电流控制器和PIV-前馈小球位置控制器,利用MATLAB／SIMULINK和RTX实时系统进行了实验,实验结果表明,小球可以稳定地悬浮在期望位置,并且具有一定的抗干扰能力。     

磁悬浮系统的双环自适应控制器设计与仿真

研究了基于机械和电气两种结构的磁悬浮系统的自适应控制方案，实现了双环磁悬浮控制系统的稳定悬浮。根据电磁铁动力学方程和电磁线圈的电压平衡方程，建立了磁悬浮系统基本模型。对系统中的电气部分和机械部分采用不同的控制方法：电气部分采用模型参考自适应控制的方法，加快电流上升的速度，使电流环性能达到设定指标；机械部分简化模型建立在电气自适应控制的基础上，针对系统参数的慢变特点而采用自校正控制方法，给出了能够自动跟踪系统参数，尤其是悬浮质量变化的稳定悬浮自适应控制算法。仿真和实验结果均证明这种控制方法能够使电流环快速跟踪给定信号，保证此悬浮系统能够很好地适应悬浮质量发生突变的情况，具有一定的实用价值。     

基于MATLAR的磁悬浮球系统PID控制器设计与实现

介绍了磁悬浮球系统的结构和工作原理,建立了磁悬浮系统的数学模型并进行线性化处理;设计PID控制器,在Simulink环境下搭建控制系统的模型进行仿真研究,并在固高GML1001系列磁悬浮装置上进行实时控制实验。实验结果表明,采用PID控制,能使钢球快速地悬浮在期望位置,并且有一定的抗干扰能力。     

两级磁悬浮工作平台的动力学建模及模态分析

一级磁悬浮工作平台往往只能实现一维直线运动，因此建立能够实现平面运动的两级磁悬浮工作平台便成为研究需要。以一个两级磁悬浮工作平台为对象，从力学、物理与控制等基本原理出发，利用拉格朗日方程，建立了能够全面反映其耦合特性的动力学方程。进行模态分析后发现两级磁悬浮平台的固有频率和振型随上悬浮平台悬浮位置的不同而变化很小。平台动力学方程的建立和模态分析能够为控制器的设计和控制参数的选取及优化提供参考。     

磁悬浮无轴承电机控制系统的研究

磁悬浮无轴承电机是集驱动与自悬浮功能于一体的新型电机。与传统的磁悬浮电机相比,不需要配备占有相当轴向空间的径向磁悬浮轴承,因而其体积和重量大为减少,而临界转速大幅度提高,可突破大功率和微型化应用领域的限制。介绍了磁悬浮无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了两种不同磁场定向的悬浮控制系统的数学模型。     

基于LabVIEW的磁悬浮球系统PID控制算法研究

磁悬浮球系统是一个实时控制系统,利用参数易于修改和代码便于工程应用特点的NI LabVIEW平台,对磁悬浮球系统的比例-积分-微分(PID)控制算法进行仿真。本文为系统设计了模拟PID控制算法、变参数PID控制算法;同时为了能获得更好的控制性能以及更多先进算法的支持,利用组件对象模型(COM)技术引入MATLAB与LabVIEW无缝集成,成功设计了基本模糊控制和模糊PID控制算法。仿真结果表明,模糊PID控制算法能更好的实现对磁悬浮球系统的控制;同时,COM技术的应用使得LabVIEW程序得到MATLAB强大的算法支持,大大缩短程序编写时间、显著提高应用程序的性能、并使得算法更易于实际工程应用。     

基于CAN总线磁悬浮球系统分布式控制设计与实现

选用国际上应用最广泛的现场总线之一—CAN总线,对磁悬浮球控制系统进行分布式控制,设计并实现了CAN总线磁悬浮球控制系统。首先,对磁悬浮球控制系统进行了详细分析,确定了系统的总线型网络拓扑结构。在该网络结构下,进行软硬件设计。硬件设计工作主要是设计一个通用CAN节点的设计,使其能够完成模拟量的精确快速采样、高精度输出以及开关量的控制三大功能。软件设计包括两部分:CAN节点中基于ARM的软件设计和PC端监控软件的设计。     

基于双霍尔传感器的磁性小球悬浮控制系统研究

本文设计并实现了一种基于双线性霍尔传感器结构的磁性小球悬浮控制系统,在电磁驱动器底端及顶端中心位置各同向布置一个线性霍尔传感器,通过传感器信号调理电路,将两路传感器的输出信号作减法处理,消除了电磁驱动器磁场对传感器输出信号的影响。试验表明,磁性小球到电磁驱动器底端距离为16.46~42.46 mm时,调理电路输出电压值与磁性小球到电磁驱动器底端距离的负三次方成正比。基于PID控制策略,设计了一个磁性小球悬浮控制系统,选取合适的PID控制器参数,试验表明,系统的超调量和响应速度能够符合设计要求,磁性小球实现了在25 mm位置处的稳定磁悬浮,系统的位置控制精度达到±0.125 mm。     

磁悬浮球模糊控制系统的研究

本文介绍了磁悬浮球控制系统的结构及工作原理,提出利用模糊控制技术实现钢球稳定悬浮的算法,并通过实验设计了实用的模糊控制器。     

模糊控制在磁悬浮球系统实时控制中的应用

在磁悬浮球系统中采用PID控制时,动态性能较差,控制效果不理想.为了获得控制效果较好的控制器,根据模糊控制原理,设计磁悬浮模糊控制器.根据PID实时控制中的经验,确定模糊控制器的输入输出变量模糊化范围,建立合理的模糊规则表.在Matlab/Simulink中组建实时控制模块,并分别对磁悬浮球系统在无干扰和有干扰下进行实时控制.对控制效果进行分析讨论,证明模糊控制器具有良好的鲁棒性和在非线性系统控制中的有效性.     

基于模糊PID的磁悬浮球控制系统研究

针对磁悬浮球系统的本质不稳定性,设计模糊PID算法实现系统的稳定控制,并使之动态性能及稳态性能满足要求;文中首先分析了磁悬浮球系统的基本原理,并进行力学分析,建立系统的数学模型,并对其中的非线性部分进行了平衡点处的线性化,而后采用用PID控制设计,PID可以实现系统的稳定控制,且控制精度较高,但对于动态性能的改善不足,且当模型中的参数改变时,PID参数的适应性较差;因此在PID参数的基础上,采用模糊PID控制,使得系统既可以满足三性要求,又可以使其具有参数变化的适应能力。     

Design of a Novel Fuzzy Sliding-Mode Control for Magnetic Ball Levitation System

This paper presents the design of a novel fuzzy sliding-mode control (NFSMC) for the magnetic ball levitation system. At first, we examine the nonlinear dynamic models of the magnetic ball system, where the singular perturbation method is used. Next, we address the design schemes of sliding mode control (SMC) and traditional fuzzy sliding-mode control (FSMC), where two kinds of FSMCs are introduced. Then we provide the design steps of the NFSMC, where the Lyapunov stability analysis is also given. Finally, a magnetic ball levitation system is used to illustrate the effectiveness of the proposed controller.