单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制及其仿真-应用数学专业论文.docx

暨南大学 暨南大学硕士学位论文 单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制及其仿真 PAGE PAGE IV 目 录 摘 要 I ABSTRACT II HYPERLINK \l _bookmark0 目 录 III HYPERLINK \l _bookmark1 第一章 绪论 1 HYPERLINK \l _bookmark2 1.1 磁悬浮技术的概述 1 HYPERLINK \l _bookmark3 1.2 非线性鲁棒控制简介 2 HYPERLINK \l _bookmark4 1.3 论文的研究内容和结构 3 HYPERLINK \l _bookmark4 1.4 本文的创新之处 4 HYPERLINK \l _bookmark5 第二章 预备知识 5 HYPERLINK \l _bookmark6 2.1 非线性鲁棒控制的相关概念 5 2.2 非线性鲁棒控制问题的数学描述 8 HYPERLINK \l _bookmark7 2.3  HYPERLINK \l _bookmark7 L2 增益意义下的非线性鲁棒控制问题 9 HYPERLINK \l _bookmark7 2.4 线性鲁棒控制系统的 RICCATI 不等式 10 HYPERLINK \l _bookmark7 2.5 符号约定11 HYPERLINK \l _bookmark8 第三章 单电磁铁悬浮系统的鲁棒控制 12 HYPERLINK \l _bookmark9 3.1 单电磁铁悬浮系统模型描述 12 HYPERLINK \l _bookmark10 3.2 求解单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制律 13 3.3 证明控制律是原非线性系统在 L2 增益意义下的干扰抑制控制策略 17 HYPERLINK \l _bookmark11 第四章 单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制的仿真 20 HYPERLINK \l _bookmark12 4.1 基于 H??方法的单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制仿真 20 4.2 基于 C 语言穷举法的单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制仿真 21 HYPERLINK \l _bookmark13 4.3 小结 21 HYPERLINK \l _bookmark14 第五章 总结和展望 22 HYPERLINK \l _bookmark15 参考文献 23 附录 25 HYPERLINK \l _bookmark16 硕士期间发表的论文 27 HYPERLINK \l _bookmark17 致谢 28 PAGE PAGE 1 第一章 绪论 1.1 磁悬浮技术的概述 磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态，磁悬浮看起 来简单，但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。由于磁悬浮技术原理 是集电磁学、 HYPERLINK /subview/900352/5086910.htm 电子技术、控制工程、 HYPERLINK /subview/642820htm 信号处理、机械学和动力学为一体的典型的机电一体 化高新技术。因为电子技术、控制工程和信号处理元件，电磁理论、新型磁性材料和转子 动力学的发展和进一步的研究，磁悬浮随之解开了其神秘一面。 磁悬浮技术在很多方面都有其应用，例如交通运输、材料、电子电器、冶金和机械等 等，它在这么多领域都有应用背景最主要原因是因为它很多良好的性能。比如，没有接触、 没有摩擦、功耗低和不用需要加润滑，还有能延长产品的使用年限等等。磁悬浮技术在教 育科研领域也有比较多的应用，比如磁悬浮教学系统、磁悬浮天平浮、机器人磁悬浮手腕 和磁悬测量仪器等等。磁悬浮技术的研究能促进多学科之间的交叉和相互渗透，能够加快 磁悬浮高新技术产品的开发与民用的发展速度。 目前，为了适应和促进世界各地迅速发展生产，各个国家都在加大研究磁悬浮技术的 力度。在最近的几十年里，对于磁悬浮技术的技术方面的很多难题在很大程度上得到了解 决，不但包括悬磁浮技术的整体性能，还有控制器控制技术等等。与此同时，由于理论和 技术上的发展，一些研发的设备已经初步达到设想的技术水平。但对于以后的商业运作控 制的磁悬浮系统的安全性，尤其是如何保证大分组的安全性和可靠性方面的高速磁浮交通 系统，需要我们的进一步证明和改善。 电磁铁悬浮系统控制器的设计问题是磁悬浮技术的核心技术和关键难题。悬浮系统 在设计的控制器作用下一定要使得需要悬浮的对象可以克服该对象的外界干扰，还有系统 本身的不确定性，并且最终将在给定的所希望的位置稳定。 悬架控制系统假定系统内的功能和信息的分析计算处理各种状态时的位置传感器检 测到刚体的悬浮位置和将信号发送到控制器的控制器，