磁悬浮列车(pid控制 matlab仿真)毕业设计.doc
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磁悬浮列车(pid控制 matlab仿真)毕业设计,磁悬浮列车(pid控制 matlab仿真)毕业设计60页 2.8万字 有英文摘要附录有文献参考摘要磁悬浮轴承由于不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械 磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中,因此具有广泛的应用前景。目前,国内外都在加强研究,并且已经...
内容介绍
此文档由会员 20023286 发布
磁悬浮列车(PID控制 MATLAB仿真)毕业设计
60页 2.8万字 有英文摘要 附录有文献参考
摘 要
磁悬浮轴承由于不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械 磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中,因此具有广泛的应用前景。目前,国内外都在加强研究,并且已经将其应用到航空、航天、核反应堆、超洁净环境、飞轮储能等场合。磁悬浮轴承的显著优点令人振奋,但其设计中所包含的复杂的非线性控制问题却是我们面临的一大难题,同时也是把磁悬浮轴承技术推向市场的必经之路，因此无论在理论上还是实际上，对磁悬浮的研究都具有重要的意义。
文中先简要地介绍了磁悬浮转台的实验装置,然后推导了轴向和径向磁轴承的电磁力计算公式,并据此得出磁悬浮轴承的轴向单自由度传递函数和径向四自由度系统状态方程，完成了磁悬浮轴承的数学建模。
介绍硬件电路的组成，测量电路，功放电路，控制电路，保护电路等的设计
通过对其结构进行了分析和研究，决定在轴向采用PID控制，讨论了PID调节器中各参数对控制系统性能的影响；在径向四自由度磁轴承系统状态方程基础上,根据现代控制理论，进一步用最优控制理论中线性二次型方法，设计了适合磁轴承系统的最优输出反馈数字控制器和基于降维观测器的状态反馈数字控制器，并用MATLAB进行了系统仿真,得出磁轴承在性能方面的仿真曲线。
关键词 磁悬浮轴承； PID控制；线性状态反馈；降维观测器；最优控制理论
目录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 磁悬浮轴承简介 1
1.3 磁悬浮的发展史与国内外研究现状 2
1.4 磁悬浮轴承的发展趋势与面临的问题 4
1.5 论文的主要研究内容 5
1.6 本章小结 5
第2章 磁悬浮转台的结构 6
2.1 系统的总体结构 6
2.2 电涡流传感器 7
2.2.1 概述 8
2.2.2 工作原理 8
2.2.3 安装技术 9
2.3 本章小结 9
第3章 磁悬浮系统硬件设计研究 10
3.1 硬件电路的组成 10
3.2 位移测量电路 10
3.3 功率放大电路研究 11
3.3.1 功率放大器的分类 12
3.3.2 磁悬浮转台系统对功放的要求 12
3.3.3 功率放大电路的设计 12
3.4 内环控制电路设计 14
3.5 保护电路设计 15
3.6 本章小结 16
第4章 磁悬浮转台系统建模 17
4.1 磁悬浮轴承的控制原理 17
4.2 磁悬浮轴承的数学建模 17
4.2.1 基本磁悬浮轴承的单自由度数学模型 17
4.2.2 径向磁轴承的数学模型 20
4.2.3 轴向磁悬浮轴承的数学模型 24
4.3 本章小结 24
第5章 磁悬浮转台控制方法研究与仿真 25
5.1 PID控制方法研究 25
5.1.1 标准PID算法 25
5.1.2 数字PID控制算法 26
5.1.3 改进数字PID控制算法 27
5.1.4 系统中PID控制参数整定 27
5.2 最优控制方法研究 30
5.2.1 最优控制状态反馈矩阵K的设计 31
5.2.2 降维状态观测器的设计 31
5.3 用MATLAB进行系统的仿真 33
5.3.1 轴向仿真 34
5.3.2 径向仿真 35
5.4 本章小结 39
结论 40
致谢 41
参考文献 42
附录1 43
附录2 52
60页 2.8万字 有英文摘要 附录有文献参考
摘 要
磁悬浮轴承由于不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械 磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中,因此具有广泛的应用前景。目前,国内外都在加强研究,并且已经将其应用到航空、航天、核反应堆、超洁净环境、飞轮储能等场合。磁悬浮轴承的显著优点令人振奋,但其设计中所包含的复杂的非线性控制问题却是我们面临的一大难题,同时也是把磁悬浮轴承技术推向市场的必经之路，因此无论在理论上还是实际上，对磁悬浮的研究都具有重要的意义。
文中先简要地介绍了磁悬浮转台的实验装置,然后推导了轴向和径向磁轴承的电磁力计算公式,并据此得出磁悬浮轴承的轴向单自由度传递函数和径向四自由度系统状态方程，完成了磁悬浮轴承的数学建模。
介绍硬件电路的组成，测量电路，功放电路，控制电路，保护电路等的设计
通过对其结构进行了分析和研究，决定在轴向采用PID控制，讨论了PID调节器中各参数对控制系统性能的影响；在径向四自由度磁轴承系统状态方程基础上,根据现代控制理论，进一步用最优控制理论中线性二次型方法，设计了适合磁轴承系统的最优输出反馈数字控制器和基于降维观测器的状态反馈数字控制器，并用MATLAB进行了系统仿真,得出磁轴承在性能方面的仿真曲线。
关键词 磁悬浮轴承； PID控制；线性状态反馈；降维观测器；最优控制理论
目录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 磁悬浮轴承简介 1
1.3 磁悬浮的发展史与国内外研究现状 2
1.4 磁悬浮轴承的发展趋势与面临的问题 4
1.5 论文的主要研究内容 5
1.6 本章小结 5
第2章 磁悬浮转台的结构 6
2.1 系统的总体结构 6
2.2 电涡流传感器 7
2.2.1 概述 8
2.2.2 工作原理 8
2.2.3 安装技术 9
2.3 本章小结 9
第3章 磁悬浮系统硬件设计研究 10
3.1 硬件电路的组成 10
3.2 位移测量电路 10
3.3 功率放大电路研究 11
3.3.1 功率放大器的分类 12
3.3.2 磁悬浮转台系统对功放的要求 12
3.3.3 功率放大电路的设计 12
3.4 内环控制电路设计 14
3.5 保护电路设计 15
3.6 本章小结 16
第4章 磁悬浮转台系统建模 17
4.1 磁悬浮轴承的控制原理 17
4.2 磁悬浮轴承的数学建模 17
4.2.1 基本磁悬浮轴承的单自由度数学模型 17
4.2.2 径向磁轴承的数学模型 20
4.2.3 轴向磁悬浮轴承的数学模型 24
4.3 本章小结 24
第5章 磁悬浮转台控制方法研究与仿真 25
5.1 PID控制方法研究 25
5.1.1 标准PID算法 25
5.1.2 数字PID控制算法 26
5.1.3 改进数字PID控制算法 27
5.1.4 系统中PID控制参数整定 27
5.2 最优控制方法研究 30
5.2.1 最优控制状态反馈矩阵K的设计 31
5.2.2 降维状态观测器的设计 31
5.3 用MATLAB进行系统的仿真 33
5.3.1 轴向仿真 34
5.3.2 径向仿真 35
5.4 本章小结 39
结论 40
致谢 41
参考文献 42
附录1 43
附录2 52
