基于MATLAB的磁悬浮控制系统研究.docx

MATLAB-BasedMagneticLevitationControlSystem

（基于MATLAB的磁悬浮控制系统的研究）

系统介绍

磁悬浮系统是一个典型的非线性系统，当前绝大多数磁悬浮控制器都是基于非线性磁悬浮系统在某个平衡点的线性化模型而设计的线性控制律。当系统的平衡点改变时，系统的动态特性会显著

改变。

MagneticLevitationsystemisatypicalnonlinearsystem.Thecurrentvastmajorityofcontrollerswhichbelongstononlinearmagneticlevitationsystemarebasedonalinearequilibriummodeltodesignforthelinearcontrollaw.Whentheequilibriumpointofthesystemchanges,thedynamiccharacteristicsofthesystemwillchangesignificantly.

磁悬浮系统是利用电磁力来控制刚体悬浮的空间位置。其工作原理是控制电磁铁绕组的电流，产生与刚体重量等价的电磁力，使得刚体稳定悬浮在平衡位置。由于电磁力与悬浮气隙间存在非线性反比关系，这种平衡并不稳定，一旦受到外界干扰(如电压脉动或者风)，刚体就会掉下来或被吸上去，因此必须实行闭环控制。

MagneticLevitationsystemuseselectromagneticforcetocontrolthesuspendedspatialpositionoftherigidbody.ItsworkingprincipleistocontroltheelectriccurrentofElectromagnetwindingstoproduceelectromagneticforcewhichisequivalenttotheweightoftherigidbody,makingtherigidbodysuspendedinstableequilibriumposition.DuetothenonlinearinverserelationshipbetweentheelectromagneticforceandSuspendedair,thisbalanceisnotstable.Intheeventofoutsideinterference(suchasvoltagefluctuationorwind),rigidbodywillfallofforsuckup.Soitisnecessarytoimplementclosed-loopcontrol.

采用位置传感器在线获取刚体位置信号，控制器对位移信号进行处理产生控制信号，功率放大器根据控制信号产生所需电流并送往电磁铁，电磁铁产生相应磁力克服重力使得刚体稳定在平衡点附近。

Withonlineaccesstothelocationpositionoftherigidbodybytheuseofsensorsignal,controllerproducecontrolsignalthroughdisplacementsignalprocessing.Andthepoweramplifiergeneratetherequiredcurrentaccordingtocontrolsignalsandsenttoelectromagnetswhichmakecorrespondingmagnetictoovercomegravity,resultinginthestabilityofrigidbodyintheequilibriumpoint.

磁悬浮由于其无接触的特点避免了物体之间的摩擦和磨损，能延长设备的使用寿命，改善设备的运行条件，因而在交通、冶金、机械、电器、材料等各个方面有着广阔的应用前景。

MagneticLevitationsystemcanavoidfrictionandwearbetweentheobjectduetoitsnon-contactcharacteristics.Itcanalsoextend