磁悬浮PID控制大学本科方案设计书.docVIP

2011届毕业设计（论文） 材 料 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 单 能 文 指导教师： 易 杰 职 称： 高级工程师 专 业： 自 动 化 班 级： 0703班 学 号： 410070317 2011年6月 材料清单 1、毕业设计（论文）课题任务书 2、毕业设计（论文）开题报告 3、中期检查表 4、指导教师评阅表 5、评阅评语表 6、答辩资格审查表 7、答辩及最终成绩评定表 8、毕业设计（论文）说明书 湖南工学院2011届毕业设计（论文）课题任务书 系：电气与信息工程系 专业：自动化 指导教师 易 杰 学生姓名 单能文 课题名称 基于磁悬浮控制系统的PID控制器设计 内容及任务 设计内容： 了解磁悬浮球控制系统的组成及工作原理。 掌握PID控制器原理及其熟悉MATLAB软件。 利用数学建模的方法建立磁悬浮球控制系统的数学模型。 设计PID控制器并进行MATLAB仿真。 采用设计好的控制器对磁悬浮球控制系统实物进行实时控制。 设计任务：设计磁悬浮系统的PID控制器及MATLAB仿真 拟达到的要求或技术指标 设计PID控制器，对磁悬浮控制系统进行Simulink仿真实现，并将获得的控制器参数在实际系统上对模型进行验证。 进度安排 起止日期 工作内容 备注 2010.12.2—2011.4.15 2011.4.17—2011.4.24 2011.4.25—5.20 2011.5.21—5.31 2011.6.1—6.10 收集关于磁悬浮球控制系统的PID控制器相关资料，熟悉毕业设计课题，并参加毕业实习，对毕业设计进一步熟悉，为搞好设计打下基础。 完成总体方案设计 设计PID控制器并进行MATLAB仿真及实时控制,给出控制曲线和控制器参数并进行分析 编写毕业设计说明书 教师评阅设计,学生进行总结,毕业答辩 主要参考资料 1．现代控制工程 卢伯英 电子工业出版社 2．先进PID控制及其MATLAB仿真 刘金琨 电子工业出版社 3．固高磁悬浮系统与自动控制实验 实验教程系列 教研室 意见 年 月 日 系主管领导意见 年 月 日 湖南工学院毕业设计(论文)开题报告 题　　目 基于磁悬浮控制系统的PID控制器设计 学生姓名 单能文 班级学号 410070317 专业 自动化 课题的理解与学习 随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。目前的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。电磁悬浮技术（Electromagnetic levitation ）简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。本课题就属此范畴。 目前，磁悬浮控制应用技术分为数字控制方式和模拟控制方式。随着近年来现代控制理论的日趋成熟，同时随着计算机计算速度的飞跃提高，数字式控制方式得到越来越多的应用。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。在工业生产不断发展的今天，又出现了许多的新型的控制器如自校正PID、专家自适应PID、预估PID、模糊PID、神经网络PID、非线性 PID等新型控制器。本课题属于数字PID控制范畴。 综述 当今，关于磁悬浮技术（Magnetic Suspension Technique）的研究与开发在国内外都处于快速发展之中，其中研究较多的磁悬浮技术主要有两类：磁悬浮轴承和磁悬浮列车；而在国外，目前磁悬浮轴承已经开始进入工业应用阶段。我国从20 世纪80 年代开始研究磁悬浮轴承技术，现已取得了一定的研究成果。 随着控制理论的发展以及对磁悬浮系统性能要求的不断提高，磁悬浮系统控制器需要实现的控制算法的复杂程度日渐加大。传统的模拟控制器虽然具有成本低、速度快、性能稳定、对控制算法适应良好等优点，但存在着参数调整不太方便，硬件结构不易改变等缺点，难以满足用户日益增高的要求。 在磁悬浮系统控制中，普遍采用了基于DSP构建的数控平台。此平台难以克服其硬件成本高、开发同期长、延续性差、对用户软件、硬件能力要求高等缺点。 因此，数字控制算法成为磁悬浮系统控制原理的主流趋势，而开发一种低