磁悬浮的模糊控制系统设计+数学建模+仿真(2)
3.4 量化因子及比例因子 22
4磁悬浮的模糊控制 24
4.1磁悬浮的模糊控制器设计 24
4.2 磁悬浮系统模糊控制离线仿真 31
4.3磁悬浮系统中模糊控制实时仿真 36
5结论 39
致谢 40
参考文献 41
1绪论
磁悬浮技术是随着自动控制技术的发展而建立起来的。磁悬浮的作用是利用磁场力使一物体沿着或绕着某一基准框架的一轴或几轴保持固定位置。由于悬浮体与支撑之间没有任何接触，克服了由于摩擦带来的能量消耗和速度限制，具有长寿命、无污染、无噪声、能耗低、安全可靠等优点。模糊控制因其简单实用，不需要精确的数学模型等特点而成为磁悬浮控制系统的理想选择。
1.1 本课题的意义
本课题主要研究模糊控制在悬浮控制系统中的应用，有着以下研究意义：
1)将模糊控制应用于悬浮系统，它既克服了基于平衡点线性化模型设计方法在系统远离平衡点时控制效果不怎么好，并且容易失稳的缺点和反馈线性化方法需要系统精确模型、参数精确估计要求过高及运算复杂的局限性。
2)将模糊控制应用于悬浮系统，也克服了常规参数固定的PID控制不够灵活，在不同情况时难以获得令人满意的动态性能和稳态性能的缺点，提高系统的动态性能。
1.2 磁悬浮的原理及发展状况
磁悬浮系统是典型的非线性系统，控制系统有满足稳定性、快速性、鲁棒性和抗干扰性等要求才可以正常工作．磁悬浮技术是随着自动控制技术的发展而建立起来的磁悬浮的作用是利用磁场力使一物体沿着或绕着某一基框架的一轴或几轴保持固定位置。由于悬浮体与支撑之间没有任何接触，克服了由于摩擦带来的能量消耗和速度限制，具有长寿命、无污染、无噪声、能耗低、安全可靠等优点[2]。
模糊控制是建立在模糊推理基础上的一种非线性控制策略。它通过模糊语言表达了人们的操作经验以及常识推理规则。采用这种控制策略的控制器就叫模糊控制器，它是一种语言型控制器。模糊控制器是以模糊集理论为基础发展起来的，并已成为把人的控制经验及推理纳入自动控制策略的一条简洁的途径。
利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的设想由来已久，早在1842年，英国物理学家Earnshow就提出磁悬浮的概念，同时他提出：单靠永磁铁是不能将一个磁体在所有优尔个角度都保持在自由稳定的悬浮状态[2]。磁悬浮记事起源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年后随着世界工业化国家经济实力的不断增强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划磁悬浮运输系统的开发。磁悬浮系统具有无摩擦、无磨损、无需润滑以及寿命长等优点，在能源、交通、航空航天、机械工业和生命科学等高科技领域具有广泛你的应用背景[5]。磁悬浮系统是一个复杂的飞翔性、自然不稳定系统，同时又是非最小相位系统，其研究设计控制理论、电磁场理论、电力电子技术、数字信号处理以及计算机科学等众多领域。
磁浮列车具有速度快、能耗低、乘坐舒适、噪音小等特点,是一种非常理想的陆路交通工具[3]。对于电磁吸浮型磁浮列车,悬浮系统是磁浮列车的关键和核心,由于悬浮系统本身固有的非线性和开环不稳定性,需要通过控制器对其进行稳定性控制。传统的悬浮控制器的设计大都是建立在将该非线性系统在平衡点附近进行局部线性化,当扰动过大而引起系统偏离平衡点过大时,可能导致控制策略的迅速恶化,影响系统的稳定。该课题着重研究设计非线性控制方法在磁浮列车悬浮系统中的应用。