论文摘要
磁悬浮系统是一种典型的机电一体化系统,其中控制器性能的好坏直接影响磁悬浮技术的应用。由于磁悬浮系统对实时性的要求很高,在很大程度上限制了先进控制算法的开发和应用。为了满足日益复杂的控制要求和提高控制系统的实时性,本文以单自由度磁悬浮球系统为研究对象,在分析磁悬浮系统构成及工作原理的基础上,搭建了以PC机为控制平台的磁悬浮实时控制系统试验平台。本文通过数据采集卡将磁悬浮试验平台与PC机相连,构成了磁悬浮实时控制系统。为了确保系统实时性,在DOS系统上移植了实时调度内核μC/OS-II,并分析了磁悬浮控制系统的任务需求,划分了实时控制系统的任务,设计了PCI-1711数据采集卡驱动程序。并且在此平台上将设计的超前PID控制器和神经元PID控制器应用于磁悬浮球实时控制系统中,实现钢球的稳定悬浮。为了系统分析与控制器设计的需要,对磁悬浮控制系统的模型辨识进行了初步研究,利用基于T—S模糊推理的模糊辨识对磁悬浮控制系统进行了系统辨识。仿真结果表明所获得T-S模糊模型有很好的拟合精度。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 磁悬浮方式的分类及技术应用背景1.2 磁悬浮技术研究现状1.3 磁悬浮控制方法的现状与发展趋势1.4 课题研究背景1.5 本文的主要工作第二章 磁悬浮球系统组成及系统模型2.1 磁悬浮球系统组成2.1.1 磁悬浮试验平台2.1.2 数据采集卡2.1.3 转换电路2.2 磁悬浮球系统工作原理2.3 磁悬浮球系统的数学模型2.4 本章小结第三章 磁悬浮系统控制器设计3.1 系统闭环系统分析3.2 PID 控制器设计3.2.1 理想PID 控制器设计3.2.2 超前PID 控制器设计3.2.3 PID 控制参数整定3.2.4 控制器仿真研究3.3 神经元PID 控制器设计3.3.1 神经元模型及学习算法3.3.2 磁悬浮系统神经元PID 控制器3.3.3 神经元PID 控制器仿真与实现3.4 本章小结第四章 基于PC 机的控制软件设计与实现4.1 基于PC 机的控制系统总体设计4.1.1 基于PC 机控制方案设计4.1.2 基于PC 机的系统软件需求分析4.2 UC/OS-II 实时操作系统4.2.1 实时操作系统简介4.2.2 实时内核uCOS－II 多任务任务调度机制4.2.3 任务的通信和调度4.3 实时调度内核UC/OS-II 的移植4.3.1 开发工具4.3.2 uC/OS-II 的移植4.4 PCI－1711 的采集卡数据采集程序设计4.5 控制软件的实现4.5.1 磁悬浮控制任务分析4.5.2 软件实现4.5.3 控制系统测试4.5.4 磁悬浮控制系统试验4.6 本章小结第五章 基于T－S 模糊模型的系统辨识研究5.1 模糊辨识简介5.2 基于T－S 模型的模糊系统辨识5.2.1 模糊集基本知识5.2.2 T-S 模糊系统结构描述5.2.3 基于T－S 模型的模糊系统辨识算法5.3 磁悬浮系统的模型辨识5.3.1 模型辨识的流程5.3.2 模型辨识步骤5.3.3 模型辨识的仿真5.4 本章小结第六章 总结与展望6.1 本文的主要工作及贡献6.2 有关进一步研究的思考参考文献致谢在学期间的研究成果及发表的学术论文
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