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基于DSP的永磁混合悬浮系统PID控制研究和实现

麻自进  
【摘要】:磁浮技术作为20世纪的一项新兴技术,得到广泛的应用,对它的研究方兴未艾。磁浮技术的应用之一即磁浮列车作为一种新型地面交通工具,已经在实践中得到了成功的应用。对于纯电磁吸浮型磁浮系统(EMS),由于悬浮力全部由电磁铁提供,在运行中能量的消耗不可忽视,而且影响悬浮气隙的进一步增大。为解决这些问题,人们开始研究混合悬浮系统,比如超导和常导混合悬浮系统,电磁和永磁混合悬浮系统等等。这些混合悬浮系统在节省能量增大气隙方面表现出很大的优势,但其控制的难度和复杂性却相应的增加了。本文研究电磁和永磁组成的混合悬浮系统的PID控制问题。 本文阐述了电磁和永磁混合悬浮系统的研究意义,以电磁和永磁组成的混合悬浮系统为对象进行研究。首先通过理论分析,建立了对象的状态空间模型和传递函数模型,并分析了它的一些性质,然后设计了使其稳定悬浮的数字PID控制器。数字PID控制器的设计采用传统的定气隙控制,利用经典的极点配置方法设计了状态反馈控制器,仿真结果表明是完全可以实现稳定悬浮。经试验,验证了已有实验台设计的合理性,包括验证混合磁铁设计、四象限斩波器设计和控制电路设计的合理性。采用TMS320F2812设计了PID数字控制器,用软件实现气隙环控制和电流环控制,并进行了试验。试验的结果表明,采用数字PID控制方案可以实现这种混合悬浮系统的定气隙控制。


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