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《沈阳工业大学》 2013年
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基于T-S模型的直线电梯单磁悬浮导向系统的模糊鲁棒控制

王鹤  
【摘要】:为了消除拽引滑轮电梯运行中的机械摩擦,本文将无接触、无摩擦的磁悬浮技术引入到直线电梯中,使电梯运行时无抖动,从本质上消除摩擦带来的影响。本文针对单个磁悬浮导向系统进行研究,保证在直线电梯轿厢存在模型参数不确定和外部扰动时单磁悬浮导向系统的稳定性和抗干扰性。 首先,针对直线电梯磁悬浮导向系统设计问题,采用具有3U型的电磁铁安装于电梯导靴内侧,导向系统为“Eight-Maglev”拓扑结构。建立直线电梯单磁悬浮导向系统的数学模型和平衡点附近的非线性状态空间方程。通过比较电流和电压控制的非线性模型,考虑实验的可实施性,采用电流控制模型设计控制器,使直线电梯在磁悬浮导向系统的导向下能够稳定的悬浮,保证悬浮气隙的稳定性。 其次,为简化单磁悬浮导向系统的非线性特性,采用具有多目标控制、分段线性化、对非线性系统建模方便的T-S模糊模型来逼近单电磁悬浮导向系统。为解决由于模型参数不确定性导致的直线电梯单磁悬浮导向的不稳定性,采用并行分布补偿方法(PDC)设计具有不确定性的基于T-S模型的直线电梯单磁悬浮导向系统的模糊控制器。利用线性矩阵不等式求得模糊控制器,仿真结果表明所设计的模糊控制器能够使电梯稳定悬浮,使存在不确定性的单磁悬浮导向系统具有一定的稳定性。 最后,由于实际单磁悬浮导向系统不仅存在模型的不确定性,也存在人或货物进出电梯时引起的外部扰动,针对模型不确定性和外部扰动同时存在的问题,建立存在不确定性和外部扰动的T-S模糊模型,得到整体控制模型,设计基于T-S模型的直线电梯磁悬浮导向系统模糊鲁棒控制器,证明模糊鲁棒控制下闭环系统的二次稳定性。通过求解线性矩阵不等式(LMI)得到满足H_∞性能指标的控制器,并证明模糊鲁棒控制下闭环系统的稳定性。仿真结果证明模糊鲁棒控制能够使电梯轿厢稳定悬浮,并能有效抑制外部扰动。与单纯的模糊控制相比,在存在不确定性和外部扰动的情况下,模糊鲁棒控制器使系统具有更好的快速响应性能和更强的鲁棒性及抑制扰动作用。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU857;TP273

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【参考文献】
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