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磁悬浮控制系统的状态空间设计

微特电机 2008年第6期36卷 10-12页

作者：李莎许贤泽湖北第二师范学院湖北武汉430205 武汉大学湖北武汉430079

介绍了单电磁铁悬浮系统的动态模型,并以该动态模型为基础,采用状态空间法设计了以电压作为输入控制量的闭环控制器,并且运用Matlab进行了相应的仿真。该方法简单实用,控制参数无需经验试凑。试验结果表明,系统控制效果良好,有一定的实... 详细信息

介绍了单电磁铁悬浮系统的动态模型,并以该动态模型为基础,采用状态空间法设计了以电压作为输入控制量的闭环控制器,并且运用Matlab进行了相应的仿真。该方法简单实用,控制参数无需经验试凑。试验结果表明,系统控制效果良好,有一定的实用价值。

关键词：磁悬浮系统非线性状态空间法极点配置

进给平台直线电动机磁悬浮系统控制策略的研究

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组合机床与自动化加工技术 2019年第8期 105-108页

作者：蓝益鹏刘欣沈阳工业大学电气工程学院

针对用于数控机床进给平台的直线电动机磁悬浮系统(Linear motor magnetic levitation system,LMMLS)具有非线性、扰动的不确定性以及随负载质量而变化的参数不确定性的特点,文章提出采用距离型模糊控制(Distance type fuzzy reasoning ... 详细信息

针对用于数控机床进给平台的直线电动机磁悬浮系统(Linear motor magnetic levitation system,LMMLS)具有非线性、扰动的不确定性以及随负载质量而变化的参数不确定性的特点,文章提出采用距离型模糊控制(Distance type fuzzy reasoning control,DFC)策略,以保证系统对这些不确定性具有良好的控制性能。首先,建立LMMLS的数学模型,给出悬浮力的解析表达式以及状态方程;其次,构造输入与输出语言变量的隶属度函数以及模糊规则;然后,利用曼哈顿算法计算每一条控制规则的前件与给定事实之间的距离,并根据该特征求出推理结果的模糊集合,最后,根据分离原则计算出推理结果;仿真结果表明,与PI控制相比较,DFC控制的磁悬浮系统响应速度快、超调量小,有效改善系统的动态性能;对于外界不确定性扰动具有较强的鲁棒性与稳定性。

关键词：进给平台直线电动机磁悬浮系统距离型模糊控制

一种五自由度磁悬浮轴承系统的零功耗策略研究

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微特电机 2014年第11期42卷 37-39页

作者：蒋汝根赵旭升江苏健康职业学院南京211800 南京化工职业技术学院南京210048

提出了一种低功耗五自由度磁悬浮轴承系统,其利用永磁偏置轴向磁轴承实现轴向悬浮,利用永磁磁力轴承实现径向悬浮。为进一步降低系统功耗,提出了使轴向磁轴承转子铁心偏移的零功耗控制策略,实时辨识出转轴轴向所受外力,求解出相应的转... 详细信息

提出了一种低功耗五自由度磁悬浮轴承系统,其利用永磁偏置轴向磁轴承实现轴向悬浮,利用永磁磁力轴承实现径向悬浮。为进一步降低系统功耗,提出了使轴向磁轴承转子铁心偏移的零功耗控制策略,实时辨识出转轴轴向所受外力,求解出相应的转子铁心偏移位移,使转子铁心平衡位置发生变化,利用偏置磁场产生的被动磁力与外力相抵消,最终实现轴向磁轴承零功耗运行。利用MATLAB仿真软件对控制策略进行了仿真分析,结果表明,在给定外力的情况下,磁轴承的控制电流收敛到零。

关键词：磁悬浮系统轴向磁轴承零功耗仿真

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磁悬浮系统自适应控制方法研究

电力机车与城轨车辆 2005年第6期28卷 5-7页

作者：张翼胡基士蒋启龙西南交通大学磁浮列车与磁浮技术研究所四川成都610031

首先建立了磁悬浮系统在平衡点的数学模型,为自适应控制器选择了恰当的状态模型和参考模型。在此基础上对自适应控制进行了理论和仿真分析,并在硬件上用DSP实现了自适应控制,得出自适应控制方法能够对悬浮系统进行有效的大范围的稳定控... 详细信息

首先建立了磁悬浮系统在平衡点的数学模型,为自适应控制器选择了恰当的状态模型和参考模型。在此基础上对自适应控制进行了理论和仿真分析,并在硬件上用DSP实现了自适应控制,得出自适应控制方法能够对悬浮系统进行有效的大范围的稳定控制的结论。

关键词：磁悬浮系统自适应控制控制模型

数控机床横梁磁悬浮系统的先进滑模控制策略研究

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数控机床横梁磁悬浮系统的先进滑模控制策略研究

作者：张健沈阳工业大学

学位级别：硕士

龙门移动式数控机床中移动部件横梁和静止导轨之间存在的摩擦，限制了机床加工精度的提高。为了减少摩擦所引起的加工误差，本文采用无机械接触的横梁磁悬浮系统代替传统支撑系统来彻底消除摩擦，实现精加工。本文的研究目标是针对垂直... 详细信息

龙门移动式数控机床中移动部件横梁和静止导轨之间存在的摩擦，限制了机床加工精度的提高。为了减少摩擦所引起的加工误差，本文采用无机械接触的横梁磁悬浮系统代替传统支撑系统来彻底消除摩擦，实现精加工。本文的研究目标是针对垂直方向横梁支撑部分中的单端单电磁悬浮系统，采用先进的滑模变结构控制策略，确保对悬浮气隙的快速跟踪和强鲁棒性。首先，在分析横梁磁悬浮系统支撑部分悬浮原理的基础上，建立了单端单电磁悬浮系统的数学模型。为了便于控制器的设计，针对系统非线性特点，又采用坐标变换理论，将其转换为三阶单输入单输出仿射非线性数学模型。其次，针对滑模变结构控制中存在的抖振会导致悬浮气隙的控制精度下降的问题，设计了两种先进的滑模变结构控制方案。第一种方案采用动态积分滑模变结构控制，其通过改变滑模变结构切换面的设计方法，达到了削弱抖振的目的;第二种方案采用二阶滑模变结构控制，并通过超螺旋算法计算出控制律，在保证控制系统强鲁棒性的前提下，有效地削弱了滑模变结构控制中存在的抖振现象。再次，针对滑模变结构控制中存在的到达阶段会导致悬浮气隙的跟踪速度下降和鲁棒性变差的问题，本文采用时变滑模变结构控制，该控制策略能以最快速度实现系统滑模运动，有效的解决了滑模变结构控制中系统状态变量在到达阶段对内部参数摄动和外部干扰鲁棒性差的问题。最后，通过MATLAB仿真软件验证了在龙门移动式数控机床单端磁悬浮支撑系统中采用上述三种先进的滑模变结构控制策略，能够不同程度地提升采用所设计滑模变结构控制的悬浮系统的控制性能，确保单端磁悬浮支撑系统的快速跟踪性和强鲁棒性。

关键词：磁悬浮系统非线性悬浮气隙二阶滑模控制时变滑模控制

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基于无源性的控制及其在磁悬浮系统中的应用

基于无源性的控制及其在磁悬浮系统中的应用

作者：邵明哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

基于无源性的控制以能量观点为基础,可以充分利用物理系统结构上的特点进行设计,是非线性控制中一种重要的控制方法。本文采用基于无源性的控制方法设计磁悬浮列车控制系统的控制器并对控制效果进行了分析。整个设计过程分为系统数学模... 详细信息

基于无源性的控制以能量观点为基础,可以充分利用物理系统结构上的特点进行设计,是非线性控制中一种重要的控制方法。本文采用基于无源性的控制方法设计磁悬浮列车控制系统的控制器并对控制效果进行了分析。整个设计过程分为系统数学模型的建立、控制器设计、系统性能分析及确定参数选取的方法几个步骤。系统建模时首先通过两种方法建立了形式相同的电流控制系统的数学模型。第一种方法通过力学平衡和电压平衡建模,第二种方法通过Lagrange方程建模。然后分析了磁链控制的优点与实际可行性,建立了磁链控制系统的数学模型并将其应用于系统的分析和设计。控制器设计时将数学模型转化为哈密尔顿系统模型,通过互连阵、阻尼阵和系统总能量的配置得到了求解控制律所需要的偏微分方程。在求解这个偏微分方程的过程中针对系统不太复杂这一情况,提出了直接求解的方法,这样得到的控制律的参数具有明确的物理意义。然后直接求解偏微分方程得到控制律,并对控制律所起的作用进行了解释。控制器的参数会影响控制系统的性能,如何调整参数来满足对系统性能的要求是控制系统设计中的一个重要问题。本文首先分析参数对系统性能的影响,在此基础上得到了选取参数的方法,然后通过建立仿真模型对系统进行仿真分析验证了参数选取方法的正确性。

关键词：非线性控制无源性控制哈密尔顿系统互联与耗散的配置磁悬浮系统

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一类时滞磁悬浮系统的稳定性及分支分析

一类时滞磁悬浮系统的稳定性及分支分析

作者：王珍哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

磁悬浮技术是利用电磁力使轴承稳定悬浮起来且轴心位置可由控制系统控制的一种新型轴承。电磁力是被控制对象的位移和控制电流的非线性函数。当系统参数位于某些区域时,非线性力的作用会使被控制对象产生相当大的振动。所以分析系统的... 详细信息

磁悬浮技术是利用电磁力使轴承稳定悬浮起来且轴心位置可由控制系统控制的一种新型轴承。电磁力是被控制对象的位移和控制电流的非线性函数。当系统参数位于某些区域时,非线性力的作用会使被控制对象产生相当大的振动。所以分析系统的非线性振动特性、稳定性等动力学性质是磁悬浮系统研究的重要课题。此外,在控制系统过程中,不可避免的带有时滞。时滞的存在使动力系统的相空间由有限维变成无穷维。并可能带来系统平衡点的稳定性、周期解的存在性等动力学性质的变化。因此,对具有时滞的磁悬浮系统的研究有重要的理论和实际意义。本文首先引入了一类具时滞磁悬浮系统,然后利用线性稳定性方法对此系统的平衡点进行稳定性分析,当系统线性部分对应的特征方程的特征根出现一对纯虚根时,算出相应的时滞τ,得到平衡点的稳定性在时滞τ取某些值时发生翻转,并且在平衡点处系统经历Hopf分支。发现当时滞τ发生变化时,系统产生了“稳定性开关”现象。接着利用规范型理论和中心流形理论讨论了系统Hopf分支的分支方向和分支周期解的稳定性,给出了关于分支方向和分支周期解稳定性的计算公式。最后利用MATLAB软件进行相应的数值模拟,数值模拟结果与所得理论分析一致。

关键词：磁悬浮系统时滞稳定性 Hopf分支

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轨道交通磁悬浮控制系统的研究

电气自动化 2007年第1期29卷 21-23页

作者：李萍郭环球上海电机学院上海200240

磁悬浮工程是一项新兴技术,悬浮控制技术是磁悬浮列车的核心技术之一,该课题主要以悬浮控制系统为控制对象,建立磁悬浮列车悬浮气隙控制的无静差系统。采用 MATLAB 软件中的 SIMULINK 控制工具箱对悬浮控制系统进行动态仿真。实验结果表... 详细信息

磁悬浮工程是一项新兴技术,悬浮控制技术是磁悬浮列车的核心技术之一,该课题主要以悬浮控制系统为控制对象,建立磁悬浮列车悬浮气隙控制的无静差系统。采用 MATLAB 软件中的 SIMULINK 控制工具箱对悬浮控制系统进行动态仿真。实验结果表明,系统的跟随性能和抗干扰性能好,突加负载扰动和卸载时恢复时间短,动态降落小。可以满足系统的要求。

关键词：闭环控制磁悬浮系统直线电机 PI MATLAB 仿真

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基于dSPACE的磁悬浮系统实验平台设计

实验技术与管理 2016年第12期33卷 67-71页

作者：邵雪卷孟凡斌陈志梅张井岗太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

针对磁悬浮系统的位置控制,设计了以dSPACE为核心的实时控制平台,并通过PID和内模控制算法的成功应用,表明了其合理性及有效性。介绍了实验平台的结构、平台的设计和应用。该系统为控制系统的教学和先进控制策略的研究提供了一个良好的... 详细信息

针对磁悬浮系统的位置控制,设计了以dSPACE为核心的实时控制平台,并通过PID和内模控制算法的成功应用,表明了其合理性及有效性。介绍了实验平台的结构、平台的设计和应用。该系统为控制系统的教学和先进控制策略的研究提供了一个良好的实验平台。

关键词：磁悬浮系统实验平台 dSPACE