钢板磁悬浮系统控制的研究-电力电子技术专业论文.docxVIP

浙江大学博士论文 拥板磁悬浮系统控制的研克 摘 要 本文首先介绍了磁悬浮技术的发展概况和钢板磁悬浮技术研究的意义。 同时对钢板磁悬浮技术存在的主要难点进行了分析，并对应用于电磁悬浮控 制中的多种控制方式和手段进行了总结，提出将H。控制方法引入钢板磁悬浮 系统的控制。 本文给出了钢板磁悬浮系统的数学和仿真模型及实验系统，通过系统的 理论分析和仿真、实验研究，分析了电磁悬浮系统的工作特点。并针对钢板 磁悬浮系统设计了传统的PD和PID控制器，对控制器分别采用古典频域方法 和现代控制理论线性二次型最优化方法对控制器进行了优化设计。 论文研究的重点是设计对于气隙、悬浮质量和电磁参数等的变化具有较 强鲁棒性的控制器。伪此，本文介绍了先进的H。控制方法及其应用到有不确 定扰动和非线性的钢板磁悬浮控制中的意义。文中详细分析了悬浮气隙变 化、悬浮体质量变化以及电磁铁磁阻、漏磁和磁场分布不均匀所带来的模型 误差。然后作者对H。控制理论在磁悬浮控制系统中的应用方法进行探讨。据 此确定H。标准问题和加权函数，设计优化控制器。广一—一一＼，一 在优化设计得到的控制器基础上，作者通过理论和仿真、实验结果的分 析，对传统的PD和PID控制方式与新型的H。控制方式下，钢板磁悬浮系统在 稳定性、动态品质、鲁棒性和抗干扰能力等指标进行比较，证明H。控制方法 应用到钢板磁悬浮控制中。对于提高系统性能品质、克服由于悬浮气隙、悬 浮体质量和电磁特性变化所带来的模型误差的影响方面具有优越性。／同时 、 H。控制系统对于抑制外力、随机信号等不确定性扰动有较好的效果。 本文最后介绍了作者进行钢板磁悬浮实验的装置和实验条件的获得方 法，并对进一步研究钢板磁悬浮系统的控制提出了自己的看法。p～、 一 关键词t无接触传输，磁悬浮。电磁悬浮，H。控制  ABSTRACT In the dissertation，author introduces development of the technique of Magnetic Levitation and Electromagnetic Suspension for steel plate， and point out the main problem on the researches in this field．Then， based on the many control scheme used in the previous work，the H。design and contr01 method iS introduced． First。the nonlinear and linearized models of the EMS are stated． According to the linear model，author designs the PD and PID controller by conventional methods． The focal point in this research iS design a robust controller to obtain better suspension performance and to adapt the situations which the suspension airgap， suspension mass and the electromagnetic characteristics are different．Thus the advanced I-L control method is introduced to the steel plate EMS system to stabilize the BMS plant and to overcome the uncertainties and disturbances of the system．For this purpose，author analyzes the specialties of the electromagnetic suspension system at various value of alrg印，suspension mass and electromagnet characteristics factor．Based on the frequency characteristic of perturbations in the system，two weight functions are found and a H∞controller was designed． According to the comparison of frequency ch