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《西南交通大学》 2010年
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基于反馈线性化的高温超导与常导混合EMS悬浮控制问题研究

王慧玲  
【摘要】: 悬浮控制技术是EMS(Electromagnetic Suspension)型磁浮列车的关键技术之一,磁悬浮性能的好坏主要取决于控制系统,因此磁悬浮控制策略的研究具有重要意义。高温超导与常导混合EMS型悬浮系统是一个典型的非线性系统,由于传统控制策略都是将系统在平衡点附近局部线性化,得到一个近似线性化模型,再结合反馈控制规律设计控制器来实现悬浮。但是这种控制策略,有一定的局限性,当干扰过大使得系统偏离平衡点过大时,可能导致控制器的迅速恶化,不能满足悬浮系统的全局稳定。本论文针对这一问题,研究了基于非线性磁悬浮系统模型的反馈线性化控制方法。 本文运用反馈线性化方法对系统的非线性模型进行线性化处理,设计了以电流为控制输入的二阶线性系统模型,然后结合经典控制理论中线性状态反馈控制,按照动态性能指标计算出控制参数,设计了一种非线性控制器,并将该控制器的控制效果与基于平衡点展开线性化后设计的控制器的控制效果相比较,分析了两种线性化控制方法的优劣点。 本文并结合现代控制理论中滑模变结构控制方法,设计了基于反馈线性化的滑模变结构混合悬浮控制器,采用积分滑模面构造切换函数设计滑模变结构控制器。仿真结果表明,该控制器较好的克服了系统模型的不确定性,在不影响稳态性能的条件下能够有效地削弱系统的抖振,具有对闭环系统的参数及扰动不敏感性,鲁棒性较强。 本论文还在研究混合悬浮系统控制基础上,分析了纯高温超导EMS悬浮系统的基本原理,针对系统的非线性模型,利用反馈线性化技术,建立了以电流控制输入-状态线性化模型,并设计了控制器进行控制。仿真结果表明,反馈线性化控制方法能够实现稳定悬浮、,对间隙干扰和负载干扰都具有鲁棒性。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U266.4

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