磁悬浮平台控制系统设计与实现

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磁悬浮平台是根据磁悬浮轴承理论建立起来的一种新型平台.与传统的平台相比,磁悬浮平台有其独特的优点.其转子与台体无接触的特性使得转子既能实现高速度过程中的平稳运转,又能克服低速转动时的爬行,同时还可以在不同的环境中工作.正是基于这些特点,磁悬浮平台在很多场合中有着广泛的应用.本文对磁悬浮平台控制系统进行了深入研究,主要包括以下几个方面:了解磁悬浮平台的研究背景和磁悬浮技术的发展历史、国内外的研究现状;探讨今后的发展趋势以及研究中面临的问题.分析了磁悬浮平台的机械结构.其中,重点分析了磁悬浮平台的转子结构和电磁铁的结构,并推导了磁悬浮平台的电磁力计算公式.通过采用在平衡点线性化的方法,得到了磁悬浮平台的传递函数和状态方程,从而完成了磁悬浮平台的数学建模.完成了磁悬浮平台硬件电路的设计工作.包括磁悬浮平台的位移测量电路、信号转换电路、滤波电路、内环控制电路、脉宽调制信号控制电路、隔离电路、驱动电路、功率放大电路和保护电路,并进行了系统的调试,各项性能指标均满足系统要求.进行磁悬浮平台系统的神经网络PID控制器设计,并对整个系统进行联合调试.调试结果显示:设计的硬件电路满足系统要求,并且当干扰力在0~1600N范围内变化时,平台转子位移的偏移量小于10<,-2>mm,证明所设计的控制器具有较强的抗干扰能力;当磁悬浮平台的偏置电流在5~8A、干扰力在0~1000N范围内变化时,平台转子位移的偏移量小于10<,-2>mm,符合系统设计要求,证明了所设计的神经网络PID控制器具有很好的鲁棒性.
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