五自由度磁悬浮盘片控制算法的研究.pdf

专题报道 数值模拟/ 仿真/ 虚拟技术 %SPECIAL REPORT 五自由度磁悬浮盘片控制算法的研究 王晓光，李亮 （武汉理工大学机电学院，武汉430070） 摘 要：介绍了五自由度磁悬浮盘片系统的工作原理和硬件组成，并且推导出盘片控制信号方程，重点讨论了PID控制 算法在系统中的应用，在系统稳定工作后研究了两种滤波算法对系统性能的影响。通过反复调试与改进，实现了盘片长 期稳定悬浮，系统具有反应快速、工作稳定、性能良好等优点。 关键词：磁悬浮；盘片；PID；滤波算法 中图分类号：ＴP391 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－２３３３ （２００8）08－００59－０３ Research on Control Arithmetic of an Active 5-degree-of-freedom Magnetic Suspending Plane System WAMG Xiao-guang, LI Liang （School of Mechanical Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China） Ａｂｓｔｒａｃｔ ：The working principle and hardware architecture of an active 5 -degree -of-freedom magnetic suspending plane system were presented. Formulas of control signals were established and the application of PID arithmetic has been discussed. Two different filtering arithmetic were studied after stable suspending. After debugging and improving, the experimental results demonstrate that the system can realize long-time stable suspending with good performance. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ：magnetic suspension; plane; PID; filtering arithmetic 1 磁悬浮盘片系统工作原理与特点 位移传感器 信号处理模块 A/D 卡 磁悬浮系统中按电磁力的状态（是静态的还是动态 的），可以分为被动和主动两种悬浮系统。主动磁悬浮系统 控制对象 工控机 是利用通电线圈产生的电磁力使被控对象无机械接触地 电磁线圈 功率放大模块 D/A 卡 悬浮起来。系统一般由传感器、控制器、电磁铁和执行器4 图2 系统硬件组成示意图 部分组成。其中，执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。 z 如图 1，本系统 系统中采用ADVANTECH 工控机作为数字控制器。 为主动磁悬浮系统。 A/D 采样与D/A 转换硬件的速度与精度是控制器算 O x 传统的主动