磁懸浮列車(PID控制 MATLAB仿真)畢業(yè)設(shè)計(jì)

60頁 2.8萬字 有英文摘要 附錄有文獻(xiàn)參考

摘 要
磁懸浮軸承由于不存在機(jī)械接觸，轉(zhuǎn)子可以運(yùn)行到很高的轉(zhuǎn)速，具有機(jī)械 磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高速、真空、超凈等特殊環(huán)境中,因此具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,國內(nèi)外都在加強(qiáng)研究,并且已經(jīng)將其應(yīng)用到航空、航天、核反應(yīng)堆、超潔凈環(huán)境、飛輪儲能等場合。磁懸浮軸承的顯著優(yōu)點(diǎn)令人振奮,但其設(shè)計(jì)中所包含的復(fù)雜的非線性控制問題卻是我們面臨的一大難題,同時也是把磁懸浮軸承技術(shù)推向市場的必經(jīng)之路，因此無論在理論上還是實(shí)際上，對磁懸浮的研究都具有重要的意義。

文中先簡要地介紹了磁懸浮轉(zhuǎn)臺的實(shí)驗(yàn)裝置,然后推導(dǎo)了軸向和徑向磁軸承的電磁力計(jì)算公式,并據(jù)此得出磁懸浮軸承的軸向單自由度傳遞函數(shù)和徑向四自由度系統(tǒng)狀態(tài)方程，完成了磁懸浮軸承的數(shù)學(xué)建模。
介紹硬件電路的組成，測量電路，功放電路，控制電路，保護(hù)電路等的設(shè)計(jì)
通過對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和研究，決定在軸向采用PID控制，討論了PID調(diào)節(jié)器中各參數(shù)對控制系統(tǒng)性能的影響；在徑向四自由度磁軸承系統(tǒng)狀態(tài)方程基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代控制理論，進(jìn)一步用最優(yōu)控制理論中線性二次型方法，設(shè)計(jì)了適合磁軸承系統(tǒng)的最優(yōu)輸出反饋數(shù)字控制器和基于降維觀測器的狀態(tài)反饋數(shù)字控制器，并用MATLAB進(jìn)行了系統(tǒng)仿真,得出磁軸承在性能方面的仿真曲線。

關(guān)鍵詞 磁懸浮軸承； PID控制；線性狀態(tài)反饋；降維觀測器；最優(yōu)控制理論

目錄
摘 要 I
Abstract II

第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 磁懸浮軸承簡介 1
1.3 磁懸浮的發(fā)展史與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.4 磁懸浮軸承的發(fā)展趨勢與面臨的問題 4
1.5 論文的主要研究內(nèi)容 5
1.6 本章小結(jié) 5
第2章 磁懸浮轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu) 6
2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 6
2.2 電渦流傳感器 7
2.2.1 概述 8
2.2.2 工作原理 8
2.2.3 安裝技術(shù) 9
2.3 本章小結(jié) 9
第3章 磁懸浮系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)研究 10
3.1 硬件電路的組成 10
3.2 位移測量電路 10
3.3 功率放大電路研究 11
3.3.1 功率放大器的分類 12
3.3.2 磁懸浮轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)對功放的要求 12
3.3.3 功率放大電路的設(shè)計(jì) 12
3.4 內(nèi)環(huán)控制電路設(shè)計(jì) 14
3.5 保護(hù)電路設(shè)計(jì) 15
3.6 本章小結(jié) 16
第4章 磁懸浮轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)建模 17
4.1 磁懸浮軸承的控制原理 17
4.2 磁懸浮軸承的數(shù)學(xué)建模 17
4.2.1 基本磁懸浮軸承的單自由度數(shù)學(xué)模型 17
4.2.2 徑向磁軸承的數(shù)學(xué)模型 20
4.2.3 軸向磁懸浮軸承的數(shù)學(xué)模型 24
4.3 本章小結(jié) 24
第5章 磁懸浮轉(zhuǎn)臺控制方法研究與仿真 25
5.1 PID控制方法研究 25
5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)PID算法 25
5.1.2 數(shù)字PID控制算法 26
5.1.3 改進(jìn)數(shù)字PID控制算法 27
5.1.4 系統(tǒng)中PID控制參數(shù)整定 27
5.2 最優(yōu)控制方法研究 30
5.2.1 最優(yōu)控制狀態(tài)反饋矩陣K的設(shè)計(jì) 31
5.2.2 降維狀態(tài)觀測器的設(shè)計(jì) 31
5.3 用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)的仿真 33
5.3.1 軸向仿真 34
5.3.2 徑向仿真 35
5.4 本章小結(jié) 39

結(jié)論 40
致謝 41
參考文獻(xiàn) 42
附錄1 43
附錄2 52