论文摘要
本文建立了单块钢板、垂直带钢、水平带钢这三种钢板磁悬浮系统,基于对系统中电磁力模型和非线性运动方程的分析,建立起三种钢板磁悬浮系统的非线性系统模型,并设计出一个兼顾三种系统共性与异性的综合性系统框图。基于MATLAB对非线性系统所做的仿真研究,显示出钢板磁悬浮系统具有典型的非线性和不稳定性。其后以垂直带钢磁悬浮系统为代表,建立了线性化的系统电流控制及电压控制对象模型。在PID控制器设计中,针对电流控制对象模型,采用了一种针对不稳定对象的PID控制器设计方法,对控制结果进行了分析;对于电压控制对象模型,采用极点配置的方法设计PID控制器,均取得了较为满意的控制效果。根据混合灵敏度设计方法,对电流控制对象进行的H_∞控制器设计,得到满意的控制效果后,进一步通过仿真讨论了加权函数的选择以及控制对象的质量摄动对控制效果造成的影响,从仿真结果上看, H_∞控制器实现了较好的鲁棒性。其后对电压控制对象同样进行H_∞控制器设计,得到的仿真结果显示了H_∞控制器对于电压控制对象同样具有较好的控制效果。