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控制工程 2017年第1期24卷 203-208页

作者：孟凡斌邵雪卷陈志梅太原科技大学电子信息工程学院太原030024

针对磁浮球系统非线性不稳定的特点,将预测函数控制用于此系统中。该方法采用系统的线性化模型,构造反馈补偿结构进行镇定,从而得到系统的广义预测模型,在此基础上设计了一个预测函数控制器,并利用d SPACE平台进行实验研究。仿真和实验... 详细信息

针对磁浮球系统非线性不稳定的特点,将预测函数控制用于此系统中。该方法采用系统的线性化模型,构造反馈补偿结构进行镇定,从而得到系统的广义预测模型,在此基础上设计了一个预测函数控制器,并利用d SPACE平台进行实验研究。仿真和实验结果均表明,预测函数控制策略能够实现钢球的稳定悬浮,且具有抗干扰能力强,无超调,跟踪效果好等优点。

关键词：磁浮球系统预测函数 dSPACE 非线性不稳定系统

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磁悬浮小球系统内模控制方法研究

磁悬浮小球系统内模控制方法研究

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作者：李果太原科技大学

学位级别：硕士

磁悬浮小球系统为本质的非线性不稳定系统，系统的特性对控制算法提出了较高的要求，同时系统自身具有较高的实时性要求。算法的高要求和系统自身实时性要求之间的矛盾使磁悬浮小球系统成为检验控制算法优略的一个很好的实验平台。 ... 详细信息

磁悬浮小球系统为本质的非线性不稳定系统，系统的特性对控制算法提出了较高的要求，同时系统自身具有较高的实时性要求。算法的高要求和系统自身实时性要求之间的矛盾使磁悬浮小球系统成为检验控制算法优略的一个很好的实验平台。本文以深圳固高科技公司生产的GM1001磁悬浮小球系统为受控对象，对内模控制方法在该系统中的应用进行了研究。首先针对磁悬浮小球系统的不稳定特性，采用常规的两步法进行内模控制器的设计。第一步采用反向并联反馈PD控制器对不稳定对象进行镇定，第二步针对镇定后稳定的广义对象，运用内模原理设计IMC-PID控制器。理论研究表明该方法相比于传统的PID控制策略可以使系统获得更好的响应性能，实时控制实验也证明了该方法的有效性。其次针对常规IMC-PID控制器滤波器参数的整定问题，在滤波器参数人为整定规则的基础上通过分析归纳的方法得到了滤波器参数的一种自适应整定律，将该自适应整定律用于IMC-PID控制器滤波器参数的在线整定。理论研究表明该方法可以使系统获得更为理想的控制特性，实时控制实验也证明了该方法的有效性。再次在常规IMC-PID控制算法的基础上，为了获得更好的控制性能。将IMC-PID控制算法和单神经元自适应算法相结合，对于不稳定磁悬浮小球系统，首先设计基于两步法的IMC-PID控制器，然后运用单神经元网络对IMC-PID控制器滤波参数进行在线自适应整定，理论研究表明该方法相比与基于两步法的IMC-PID控制策略可以获得更好的控制性能，实时控制实验也证明了该方法的可行性和有效性。最后对相关算法的优越性和不足之处进行总结，为下一步的研究工作指明了方向。

关键词：磁悬浮小球非线性不稳定系统 IMC-PID控制自适应控制单神经元

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球杆系统设计与仿真研究

球杆系统设计与仿真研究

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作者：潘飞华中科技大学

学位级别：硕士

在控制理论课程教学中,球杆系统小球定位问题是一个经常被使用的生动有趣的实验,球杆系统是一个典型的具有不稳定开环极点的实验装置,其小球仅靠杆的上下摆动进行位置控制。球杆系统具有生动直观的教学特点。球杆系统是一个非线性不稳... 详细信息

在控制理论课程教学中,球杆系统小球定位问题是一个经常被使用的生动有趣的实验,球杆系统是一个典型的具有不稳定开环极点的实验装置,其小球仅靠杆的上下摆动进行位置控制。球杆系统具有生动直观的教学特点。球杆系统是一个非线性不稳定系统。在控制领域中,非线性不稳定系统的建模和控制器的设计有许多需要克服的难点问题,有必要首先在实验室中研究。但是绝大多数的不稳定系统都是非常危险的,因此成了实验研究的主要障碍。而球杆系统正是解决这种障碍的最好的实验工具,它简单、安全并且具备了非线性不稳定系统所具有的重要动态特性。本文根据控制理论课程教学的需要,研制了一款基于嵌入式控制器的球杆系统。主要内容有,首先对球杆系统机械部分进行设计包括底板、底板连接件、支撑板、支撑板连接件、V型槽、V型槽垫块,然后对执行部件,电机;检测部件,角度传感器、位移传感器和运动控制方案进行选择和部分配套电路设计,其次以球杆系统这个非线性不稳定系统为实际控制对象,建立其数学模型,进而用经典的PID控制器、根轨迹控制器和现代控制理论的极点配置和最优LQR控制器分别使用MATLAB对其进行仿真分析。最后用串级双闭环PD控制器实际控制球杆系统样机,其主要参数满足满足实验教学要求。

关键词：球杆系统非线性不稳定系统 PID 自动控制

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