磁悬浮系统建模及其PID控制器设计.docVIP

《Mａtlab仿真技术》

设计报告

题目磁悬浮系统建模及其PID控制器设计

专业班级电气工程及其自动化１1**班

学号2

学生姓名*＊

指导教师＊*

学院名称电气信息工程学院

完成日期：201４年5月7日

磁悬浮系统建模及其ＰＩD控制器设计

MagneｔｉcleｖｉtatiｏnsystｅmbａｓeｄonPＩDcontroｌlｅrsｉmulａtion

摘要

磁悬浮技术具有无摩擦、无磨损、无需润滑以及寿命较长等一系列优点,在能源、交通、航空航天、机械工业与生命科学等高科技领域有着广泛得应用背景。

随着磁悬浮技术得广泛应用,对磁悬浮系统得控制已成为首要问题。本设计以PID控制为原理,设计出PＩD控制器对磁悬浮系统进行控制。

在分析磁悬浮系统构成及工作原理得基础上,建立磁悬浮控制系统得数学模型，并以此为研究对象,设计了ＰID控制器,确定控制方案,运用MATＬAB软件进行仿真，得出较好得控制参数，并对磁悬浮控制系统进行实时控制，验证控制参数。最后,本设计对以后研究工作得重点进行了思考，提出了自己得见解。

PＩD控制器自产生以来,一直就是工业生产过程中应用最广、也就是最成熟得控制器。目前大多数工业控制器都就是PID控制器或其改进型。尽管在控制领域，各种新型控制器不断涌现,但PID控制器还就是以其结构简单、易实现、鲁棒性强等优点,处于主导地位。

关键字:磁悬浮系统;ＰID控制器;MＡTＬAB仿真

磁悬浮技术简介

1、概述:

磁悬浮就是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮得平衡状态,磁悬浮瞧起来简单,但就是具体磁悬浮悬浮特性得实现却经历了一个漫长得岁月。由于磁悬浮技术原理就是集电磁学、ＨYＰＥRLINＫ\t_blａnｋ＂电子技术、控制工程、HYPERLINK＂\ｔ＂_blank信号处理、机械学、动力学为一体得典型得机电一体化高新技术。伴随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料得发展与转子动力学得进一步得研究，磁悬浮随之解开了其神秘一方面。

1900年初,\t_ｂlank美国，HＹPEＲＬINK\t＂_ｂlank法国等专家曾提出物体摆脱自身重力阻力并高效运营得若干猜想--也就就是磁悬浮得早期模型。并列出了无摩擦阻力得磁悬浮列车使用得可能性。然而,当时由于科学技术以及材料局限性磁悬浮列车只处于猜想阶段,未提出一个切实可行得办法来实现这一目标。

1842年，\t＂_blａnk英国HYPEＲLINK＼t_blanｋ物理学家Earnshow就提出了磁悬浮得概念,同时指出:单靠永久磁铁就是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定得悬浮状态。

1934年,德国得赫尔曼·肯佩尔申请了磁悬浮列车这一得专利。

在20世纪70、8０年代,磁悬浮列车系统继续在德国蒂森亨舍尔测试与实施运行。德国开始命名这套磁悬浮系统为“磁悬浮”。

１966年，美国科学家詹姆斯·鲍威尔与戈登·丹比提出了第一个具有实用性质得磁悬浮运输系统。

1９70年代以后,随着世界HYPEＲLINK\t_blａｎｋ工业化国家经济实力得不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展得需要,德国、HYPERLINK＂\t＂＿bｌank＂日本、HYPＥＲLIＮＫ＂美国、HＹPERLＩNK\t_blaｎk加拿大、ＨYPＥRLINK＂\t＿bｌank法国、ＨYPＥRLINK＂＼t_ｂlank英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮ＨYPEＲＬINK＂\ｔ_blaｎｋ运输系统得开发。

２00９年时,国内外研究得热点就是ＨYPEＲLINＫ＼ｔ_bｌank磁悬浮轴承与ＨＹＰERLINK\t_ｂlank磁悬浮列车，而应用最广泛得就是磁悬浮轴承。它得无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊得优点引起世界各国科学界得特别关注,国内外学者与企业界人士都对其倾注了极大得兴趣与研究热情。

2、磁悬浮技术得应用及展望

2０世纪６0年代,世界上出现了3个载人得气垫车试验系统,它就是最早对磁悬浮列车进行研究得系统。随着技术得发展，特别就是固体电子学得出现,使原来十分庞大得控制设备变得十分轻巧,这就给磁悬浮列车技术提供了实现得可能。1９6９年，德国牵引机车公司得马法伊研制出小型磁悬浮列车模型,以后命名为