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。     

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。     

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。     

磁悬浮系统的非线性PID控制

在磁悬浮控制系统中采用线性PID控制方法时,如果只是靠增加比例反馈来提高系统的刚度,很可能降低系统的性能,有时甚至会引起系统不稳定。为了提高PID控制方法的刚度,同时又不影响系统的性能,提出了一种非线性PID反馈控制方法。线性PID控制方法的控制量是通过位置和速度的线性组合来求取,而非线性PID控制的控制量是通过位置和速度的非线性组合来求取,因此采用位置和速度信号的指数组合形式来求取控制量。非线性PID控制方法相对于线性PID控制方法的最大优势是其刚度大、抗外力冲击能力强。实验结果验证了非线性PID控制方法的优越性。     

磁悬浮控制系统工程设计方法研究

磁悬浮装置是典型的非线性系统,其模型随悬浮对象的变化而显著变化。控制器设计的复杂性和非通用性制约了磁悬浮的广泛应用。本文致力于探讨一种简单的工程设计方法,其目的是在没有受控对象的精确数学模型和负载不明确的情况下,根据简单实验的数据即可设计控制器参数。文中提出根据电流变化率设计控制器参数的方法,并以一个一自由度磁悬浮装置作为实验对象,对所提出的设计方法进行了验证,得到满意的实验结果。     

基于DSP的磁悬浮轴承控制系统的研究

介绍了磁悬浮轴承控制系统的组成、工作原理和数学控制模型以及基于DSP的磁轴承数字控制器的总体结构.控制方法上采用了非线性PID控制策略.实验结果表明,将DSP用于磁悬浮轴承数字控制效果良好,对开发数字控制磁轴承系统具有参考和应用价值.     

基于DSP的磁悬浮轴承控制系统的设计

介绍了基于TMS320F2812的数字控制磁悬浮轴承控制系统，分别介绍了磁悬浮轴承的工作原理、硬件设计方案和软件设计方案，并进行了实验仿真，实验证明系统具有较高的可靠性、通用性、实时性。     

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。     

磁悬浮球系统的自适应控制器设计

本文以磁悬浮球系统为研究对象,基于该系统的线性化模型,通过Backstepping设计方法设计了一类自适应控制器,所设计的控制器具有结构简单易于实现,控制输入易于得到等优点,仿真实验验证了该控制器的有效性.     

磁悬浮球系统的变结构控制

磁悬浮球系统是一种典型的非线性、不稳定性系统。本文根据变结构控制理论,设计了一个动态变结构控制器,该控制器能够保证磁悬浮球系统的各个状态逐渐趋近于设计值。同时利用Modelica对磁悬浮球系统进行建模仿真,仿真结果表明磁悬浮球的变结构控制系统具有很好的动态性能和很强的鲁棒性。     

磁悬浮控制系统动态特性研究

悬浮控制系统是磁悬浮列车的一个重要的子系统.在对悬浮系统动态性能的测试中发现,随着控制中比例系数的增加,系统超调量减小,该现象与教科书中所讲述的一般控制系统特性正好相反.文中以单电磁铁悬浮控制系统为研究对象,以教科书中典型系统参数为中间变量,层层深入地剖析了这一现象本质.采用理论分析与数值计算相结合的方法,得到闭环系统增益始终大于1以及积分器的存在,是系统出现随比例系数的增加超调量减小这一现象的根本原因.     

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.     

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.     

磁悬浮控制系统的建模与仿真研究

针对磁悬浮系统33-210的球体位置控制问题,建立了系统的数学模型,设计LQR状态控制器,同时介绍了磁悬浮系统的基本工作原理.从电磁学和力学的角度对系统进行分析.由于磁悬浮系统是个非线性、不稳定、复杂的控制对象,采用了平衡点线性化处理方法,得出系统的线性化模型.基于最优控制理论对系统进行分析,设计LQR状态控制器,得出系统参数的最优解,应用Madab6.5作为系统仿真的平台.通过对系统的阶跃扰动的分析,可知系统的相对稳定性得到了提高,缩短了变量的响应时间,达到较好的控制效果.     

磁悬浮系统的基于RBF网络的自适应反推控制

针对一类磁悬浮系统,研究了基于RBF网络的自适应反推控制器的设计和分析问题.首先在较弱的条件下,通过引入一监督控制,保证了闭环系统的状态落入一紧集中;然后通过RBF网络的逼近性质和反推设计技术,给出了一种鲁棒自适应控制器的设计;最后利用Lyapunov稳定性理论,严格地分析了这种自适应控制系统的稳定性和跟踪性能.     

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。     

H∞ Control and Sliding Mode Control of Magnetic Levitation System

In this paper, H∞ disturbance attenuation control and sliding mode disturbance estimation and compensation control of a magnetic levitation system are studied. A magnetic levitation apparatus is established, and its model is measured. Then the system model is feedback linearized. A H∞ controller is then designed. For comparison, a sliding mode controller and a PID controller also were designed. Some experiments were performed to compare the performance of the H∞ controller, the sliding mode controller and the PID controller.