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。     

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。     

磁悬浮球系统的非线性自适应控制方法

针对磁悬浮球系统被控对象变化时控制器自适应问题,提出了一种反馈线性化和在线参数辨识相结合的非线性自适应控制方法。基于状态反馈精确线性化方法建立磁悬浮球系统的数学模型,通过状态反馈设计了一种非线性控制器,并给出了控制器参数的在线辨识方法。MATLAB平台上在线实验结果表明,与反演滑模自适应控制方法相比,提出的方法无须在平衡位置近似线性化,可以在平衡位置实现对不同对象的自适应控制,且具有理想的稳态调节性能。     

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。     

磁悬浮球系统的两种基于Backstepping控制的轨迹跟踪方法

详细介绍了磁悬浮球系统的结构和工作原理,建立了系统的物理及相应的数学模型。利用系统的物理模型及系统的数学模型分析系统的稳定性及控制方案的选择,最后在MATLAB/Simulink环境下建立了系统仿真模型以研究控制系统的轨迹跟踪情况。其中,为了实现对磁悬浮球系统的快速,精准,稳定的轨迹跟踪控制,提出了基于两种不同V函数的Backstepping控制方法设计非线性控制器,并通过仿真实验分析对比两种控制方法在跟踪情况,对整体控制方案设计给予合理性建议。实验表明,两种控制器都可以稳定实现控制目标。     

磁悬浮自适应控制

以自适应PID结构针对磁悬浮系统设计非线性控制器，并在磁悬浮球装置上进行了试验，结果证实这种控制器具有完全的鲁棒性、良好的参数适应性，设计方法也有广泛的适用性。     

磁悬浮球实验系统的模糊控制仿真

该文介绍磁悬浮球实验系统的结构与工作原理，根据模糊控制技术，设计了一个二维模糊控制器，在实验的基础上，确定了输入输出变量的范围，并对变量进行了模糊化，根据小球的物理运动规律，建立了模糊控制规则，在Matlab/Simulink环境下进行了仿真，并进行了实际控制实验，实验表明，所设计的模糊控制器具有很强的鲁棒性。     

基于自适应滑模控制的主动磁悬浮隔振系统

该文研究了一套电磁悬浮主动隔振系统,并设计了相应的自适应滑模隔振算法。考虑该主动隔振系统的复杂特性,采用有限元法对其进行磁路分析,将计算结果与理论模型进行比较,并通过引入不确定项获取更加准确的改进模型。在此基础上设计了自适应滑模隔振控制律,该控制律具有较强的鲁棒性,有效地抑制了模型的强非线性以及参数不确定性所带来的影响,且设计中无需预知振源的振动形式。仿真表明了整套隔振系统具有较强的低频隔振能力。     

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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

主动磁悬浮系统的变论域自适应模糊PID控制

针对主动磁悬浮轴承系统具有强非线性、强耦合、模型不确定等特点,提出了一种变论域自适应模糊PID算法;该方法通过选择合适的伸缩因子,避免了传统模糊PID控制中出现规则爆炸的问题;同时针对传统伸缩因子的函数结构和参数难以确定的特点,设计了基于模糊规则的论域伸缩因子;在SIMULINK环境中对主动磁悬浮轴承系统进行仿真,仿真结果表明,变论域模糊PID算法控制的主动磁悬浮系统具有更好的动静态性能,对外界干扰具有更强的鲁棒性.     

磁浮列车悬浮控制无线调试系统的设计与实现

多控制器控制参数的网络调试是一项复杂耗时的工作,需要在调试过程中反复修改控制参数以达到最佳的控制效果;为了简化调试过程,缩短调试时间,针对磁浮列车所使用的悬浮控制器TMS320F2812,基于RF无线通信技术和CAN总线通信协议,在磁浮列车的悬浮控制调试过程中使用具有片内CAN控制器的单片机P8xC591设计了一种无线调试系统,用于悬浮控制部分的调试及维护并实现了上位机与悬浮控制器的实时数据交流,保证了控制系统控制策略的正确实现,提高了调试工作的效率。     

球杆系统自适应遗传PID控制

遗传算法全局寻优参数,但训练时间较长;PID控制算法简单,却难以控制非线性复杂过程.将自适应遗传算法和PID相结合,可有效地改善控制效果.通过建立球杆系统机械部分模型、角度模型和电机模型,得到整个球杆系统的数学模型;设计基于遗传算法的自适应PID控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能.仿真实验结果证明了该算法的控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点.