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模糊控制方法在磁悬浮系统中的应用

徐锦华  
【摘要】: 磁悬浮技术是集电磁学、机械学、控制工程和计算机等科学于一体的技术。由于其具有无摩擦、无磨损、寿命长、低功耗、无噪声等优点,因此成为各国科学界研究的热点。但是由于磁悬浮系统本身固有的非线性和不稳定性,以及外部干扰引起的不确定性,使得难以为其建立精确的数学模型,增加了磁悬浮系统控制的难度,传统控制方法难以满足系统要求。 在众多智能控制方法之中,模糊控制不依赖于对象的精确数学模型,对于那些非线性及输入和操作描述存在着不确定的系统,具有动态性能好、受系统参数变化影响小的优点。因此非常适用于数学模型未知的、复杂的非线性系统的控制。 本文针对磁悬浮系统的非线性和时变特性,主要研究模糊控制及其自适应方法在磁悬浮系统中的应用。首先,在研究常规PID控制和模糊控制的基础上,通过分析两者之间的内在联系和各自的优缺点,提出了模糊自整定PID参数控制;然后,针对常规模糊控制的局限性,将模糊控制与寻优算法结合起来,提出了量化因子自整定模糊控制。这两种自适应控制方法根据系统的动态性能变化在线的调整控制参数,有利于对系统进行精确控制,提高控制系统的性能。最后,在Matlab中进行实时控制实验,对不同模糊控制器的控制效果和自适应能力进行验证。 通过实时控制实验证明,模糊控制算法具有较好的灵活性、适应性,对于磁悬浮这种非线性复杂系统的稳定性和动态性都有较好的控制效果。


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