【摘 要】
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磁悬浮技术是一门新兴的机电一体化技术,其优点明显:无机械摩擦、不需润滑、功耗低、噪音小、可以大大延长机械本体的使用寿命等等。利用磁悬浮技术将铁磁性平台悬浮在磁场中
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磁悬浮技术是一门新兴的机电一体化技术,其优点明显:无机械摩擦、不需润滑、功耗低、噪音小、可以大大延长机械本体的使用寿命等等。利用磁悬浮技术将铁磁性平台悬浮在磁场中,通过直线电机无接触驱动,结合控制技术实现快速精密定位已经越来越得到重视。磁悬浮系统性能优劣很大程度上取决于传感器和控制方法的特性,高精度、高响应频率和输出不受外界干扰的传感器以及磁悬浮系统中参数的摄动和外界不确定的干扰因素都是难以解决的棘手问题,传统的传感装置和控制方法很难满足系统要求,因此展开传感器和控制方法的研究与设计有着非常重要的现实意义。 本文针对磁悬浮系统中传感器与控制系统两个方面存在的问题进行研究。设计了光电位移传感装置,建立了单自由度磁悬浮系统实验台。然后针对该实验台建立其电流电压模型。以系统模型为基础展开理论分析,设计了数字PID控制器和H_∞控制器。通过计算机仿真比较以上两种控制方法的效果,且分析其悬浮性能。结果表明:与经典PID控制相比,基于H_∞控制器的单自由度磁悬浮系统有更加良好的稳定性和鲁棒性,且在较短的时间内达到平衡,对干扰信号的抑制取得了令人满意的效果。 实验中采用DSP芯片作为控制器,设计出相应的数字控制器,进一步通过实验验证以上控制方法的效果。实验结果充分肯定了基于H_∞控制方法设计的H_∞控制器的优越性:可以实现系统稳定悬浮,具有较强的鲁棒性和抑制干扰能力。
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