磁悬浮运动平台控制系统研究

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1、摘要磁悬浮技术是--fl新兴的机电一体化技术，它具有无摩擦、无磨损、无需润滑、低功耗、低噪声、使用寿命长等优点，越来越受到重视。磁悬浮系统性能的优劣很大程度上取决于控制系统的性能好坏，因此开展磁悬浮系统的研究就具有重要的意义。本文着重对磁悬浮控制方法和功率放大两个部分进行了研究。首先针对所设计的一种新型磁悬浮实验平台分别建立了单自由度磁悬浮系统和五自由度磁悬浮系统的数学模型。并在此基础上展开了相应的理论分析，设计了数字PID控制器和自校正PID控制器。通过实验表明：与常规PID控制器相比，基于自校正PID控制器的单自由度磁

2、悬浮系统有更加良好的稳定性和鲁棒性，且在较短的时间内能达到平衡，对干扰信号的抑制也取得了令人满意的效果。为了保证控制策略的顺利实现，必须有好的执行机构，为此先后设计出了线性功率放大器和H型PWM功率放大器。对功放的性能测试表明：设计出来的线性功放能完成单自由度磁悬浮平台的稳定悬浮，但提供的电流范围有限，为了解决提供电流的不足，又设计出了H型PWM功放，测试结果表明能适应五自由度磁悬浮平台的特殊要求。关键词：磁悬浮，数字PID，自校正，线性功放，H型PWM功放·本课题得到973课题资助ABSTRACTMagneticLevi

3、tationisarelativelynewTechnologyinMechanicandelectronics，ithaslotsofmeritssuchasnomechanicalcontact，noneedoflubrication，nowear,lowpowerloss，lessnoiseandlongservicelifeetc．Ithasbeenpaidmoreandmoreattention．It’Scharactershighlydependonthesystemofelectricandthemethod

4、ofcontr01．Soithasgreatsignificancetostudyelectriccontrollingsystem．ThisPaDel"putstressonthemethodofcontrolandpoweramplificationtothemagneticlevitation．Atfirst，singlefreedomdegreemathematicsmodelonthebasisofcurrentandvoltagecontrolledmagneticsuspensionaresetuprespe

5、ctivelyandfivefreedomdegreesmathemaficsiSbuilt．Morestudiesarediscussedbaseonthemathematicalmodels；theimportantthingistofindaneasyandadvancedcontrolmethod．Baseonthetraditionalcontrolmethod(PID)andtheadvancedcontrolmethod(Self-tuningPID)，designedtwokindsofcompensato

6、r；Andthencomparetheperformanceofthesetwocontrollersthroughexperiment．Theresultsshow：ThemagneticlevitationsystemwillbemorestableandrobustbaseontheSelf-tuningPIDcontroltheory．Thesystemcallbestablesituationinshorttime．Toendurethecartingoutofthecontrolstrategy,itisnec

7、essarytodesigntheactuatingmechanismofgoodperformance．SowedesignseparatelylinearpoweramplifierandHtypePWMpoweramplifier．Throughperformanceadjustmentandtheresultsshow：Thelinearpoweramplifiercanimpletestablelevitationofsinglefreedomdegreemagneticlevitationsystem，buti

8、tcan’tprovidehigh—current；andSOdesignHtypePWMpoweramplifier，thetestresultshowthatitCansatisfyspecificrequirementsoffivefreedomdegreemagneticlevitation．K