磁懸浮運動平臺控制系統(tǒng)設計與控制方法研究.pdf

1、磁懸浮技術具有無摩擦、無潤滑、無磨損、運行無噪聲、壽命長等特點。這種運動方式適合于微米級以下的精密加工。但磁懸浮系統(tǒng)的強非線性與機電耦合特征會降低磁懸浮的運動精度與魯棒性。因此，整個磁懸浮系統(tǒng)的性能主要取決于控制系統(tǒng)品質的優(yōu)劣。磁懸浮運動平臺控制系統(tǒng)包含磁懸浮執(zhí)行器、磁懸浮功率放大器與磁懸浮控制器，本文逐級對這些環(huán)節(jié)進行研究與設計:
　　首先，分析磁懸浮執(zhí)行器的力學特征、電學特征，推導了相關特征表達式。結合磁懸浮系統(tǒng)特點，利用特征

2、表達式研究電磁鐵線圈匝數和線圈直徑的合理取值范圍。
　　然后，針對磁懸浮開關功率放大器反饋信號類型、調制模式與電流響應速度進行分析與比較，完成數字式功率放大器原理設計與實物調試工作，并進行了性能測定實驗。實驗結果表明，本文設計的數字式功率放大器實物輸出精度和線性度高、響應快速、電流紋波小。
　　為實現性能更為優(yōu)良的磁通式功率放大器，引入基于干擾觀測器的控制結構以提高磁通式功率放大器的輸出質量。結合實際磁懸浮系統(tǒng)情況，應用多反

3、饋量融合的觀測方式構成新型干擾觀測器控制結構。仿真結果顯示，新型干擾觀測器控制結構能夠更好的降低磁懸浮功率放大器磁通輸出抖動。相較于普通干擾觀測器控制結構更適合磁通式功率放大器的應用需求。
　　最后，引入了模糊二型自適應控制方法進行磁懸浮控制，以提高對磁懸浮系統(tǒng)非線性特征的適應性。該算法利用自適應結構結合二型模糊算法對控制目標進行最優(yōu)魯棒控制器回歸逼近。仿真實驗結果表明，該復合智能控制器相較于模糊智能控制器與線性控制器在磁懸浮系統(tǒng)