磁懸浮直線運(yùn)動平臺控制系統(tǒng)研究.pdf

1、磁懸浮技術(shù)由于其無摩擦、無磨損以及壽命長等突出優(yōu)點(diǎn)，而受到越來越多的重視。近年來，隨著電子技術(shù)、控制技術(shù)以及新型電磁材料的發(fā)展，磁懸浮技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，并且已經(jīng)由宇航、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用開始向一般工業(yè)應(yīng)用方面發(fā)展。因此，開展磁懸浮技術(shù)的研究具有極其重要的意義。
　　 磁懸浮直線運(yùn)動平臺作為磁懸浮技術(shù)的一個分支，近年來受到廣泛的關(guān)注。磁懸浮運(yùn)動平臺主要由傳感器單元、控制單元和執(zhí)行單元三大部分組成。本文以磁懸浮長直線運(yùn)動平臺的控

2、制系統(tǒng)為研究對象，開展了傳感器過縫隙問題的研究，優(yōu)化設(shè)計了控制器和功率放大器。
　　 (1)針對磁懸浮平臺結(jié)構(gòu)建立了單自由度磁懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括電磁鐵的力學(xué)和電學(xué)模型、傳感器模型和功率放大器模型，并進(jìn)行了建模誤差分析。(2)本文研究的是一種長直線運(yùn)動的磁懸浮平臺，最長的導(dǎo)軌可達(dá)17米，導(dǎo)軌采用多段拼接方式，使檢測表面存在縫隙，導(dǎo)致傳感器過縫隙時，檢測結(jié)果產(chǎn)生畸變，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這個問題成為本課題的第一個難點(diǎn)。本文從研究

3、縫隙處磁效應(yīng)和渦流效變化入手，成功解決了這個難題。
　　 (3)對PID控制器的控制參數(shù)穩(wěn)定域進(jìn)行了推導(dǎo)，通過對系統(tǒng)閉環(huán)特征方程與系統(tǒng)綜合剛度和系統(tǒng)阻尼的對比，確定了控制參數(shù)，并進(jìn)行了仿真和控制器硬件電路設(shè)計。在控制系統(tǒng)的研究中遇到的問題是懸浮體在長直線運(yùn)動過程中的“俯仰”問題，采用兩點(diǎn)驅(qū)動控制的方法有效解決了此問題。
　　 (4)搭建了磁懸浮直線運(yùn)動平臺，對控制系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行了性能測試，并對其整體懸浮性能進(jìn)行實驗研究