磁浮球系统鲁棒控制方法的研究及控制器的设计

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磁悬浮是利用电磁吸力来克服重力将物体稳定悬浮在空中的技术,是一门综合材料学、电磁学、控制理论、电力电子技术、信号处理以及计算机科学等众多领域的边缘学科,技术含量高,应用前景十分广阔。而电磁悬浮系统则是研究磁悬浮技术的平台,研究并设计使悬浮体稳定悬浮的技术不仅对磁悬浮技术的深入研究做出一定的贡献,而且对其他不稳定系统的控制设计也具有一定的借鉴和参考价值。 本文首先建立了单自由度磁悬浮球系统模型,然后在此基础上,利用H∞控制理论的混合灵敏度方法,根据系统受扰情况选择合适的加权函数,利用Matlab的鲁棒控制(Robust control)工具箱设计出能使该系统稳定且具有良好鲁棒性的H∞控制器;通过计算机仿真将Hoo控制器和PID控制器的控制效果进行了对比和分析,仿真证明,基于Hoo控制器的单自由度磁悬浮系统在启动时具有良好的稳定性和鲁棒性,对低频干扰信号具有令人满意的控制效果。 然后设计了四象限斩波器及基于TMS320F2407A的控制器硬件系统,并完成了控制器的软件设计和调试。 文章最后给出了部分实验结果及其系统照片,并对进一步的研究提出了展望。
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