关键字 |
| 模糊控制,磁悬浮系统,MATLAB仿真软件,PID控制器。 |
I.INTRODUCTION |
| 磁悬浮系统被认为是一个好的试验台控制系统的设计和分析,因为它是一种非线性不稳定的植物,实际应用在高速交通和磁轴承。这是一个方法,一个对象与不支持暂停以外的磁场。电磁力是用来抵消重力的影响。磁悬浮系统具有光明的前景,因为它将提供降低噪音和排放的优势和更好的质量,以及潜在的节省能源相比传统导轨系统。电磁铁和悬浮金属球可以集体称为„足底¢。输入„足底¢是电流在electromagnetA¢年代线圈。的足底¢s输出的垂直位移是悬浮球,感觉到的一种光学传感器。目前由传感器转换为电压成比例的„电流voltageA¢转换器。在这个项目中使用的传感器是光伏电池的电流(I)与光强度成线性变化。随着金属球是由电磁铁向上吸引这部分涵盖了传感器,带来变化的接触面积光源。 Also, measurement sensors suffer from noise and track irregularity, which make it hard to control the levitation system. Based on the model of magnetic levitation state feedback system, the paper analyzes the system stability, and finds out the condition and frequency of vibration . In sequence the nonlinear system is simulated to validate the analytical results . A vibrating environment can cause malfunction or failure of mechanical systems and may cause injury to human beings. Therefore, it is envisaged that a form of vibration control or suppressor is needed to compensate the undesirable vibration effect so that it will not damage the systems or cause injury/discomfort to human beings. The performances of the passive systems are highly system dependent as they are unable to adapt or re-tune to changing structural characteristics over time. The idea of active control is that desirable performance characteristics can be achieved through cooperating sensors, actuators and control techniques within mechanical structures. Recently active vibration isolation with various control methods and actuators technology has become a popular topic in vibration control and applied on many systems such as suspension system, precision machine platform, building structures, etc. Here we have used different controller schemes like PID, tuned Fuzzy control in the active control mode to suppress vibration. A Real-Time System responds in a (timely) predictable way when an unpredictable external stimuli arrives. In short, a Real-Time System has to fulfill under extreme load conditions |
| 及时性:满足最后期限,要求应用程序必须完成特定任务的时间内边界的尊重。 |
| 同时性或同时处理:同时多个事件可能发生,所有的期限应该满足。 |
| 可预见性:实时系统以可预测的方式对所有可能的事件作出反应。 |
| 可靠性和可信度:实时系统环境有必要可以依靠它。 |
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| (一)磁悬浮系统 |
| 在本文中,我们假定磁悬浮系统(图2)包括两个子系统:a)机械子系统和b)电子子系统。除此之外我们还考虑速度实现的对象。 |
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| 系统的传递函数传递函数显示了系统输入和输出之间的关系。在这里现在 |
| “我”是输入和对象的位置 |
| “x”是输出。让我们考虑以下方程 |
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| 磁悬浮系统的传递函数(即方程4)修改为振动控制器,因此参数纳入这种形式获得传递函数 |
三世。PID控制 |
| proportional-Integral-Derivative控制器(PID控制器)是一个通用的控制回路的反馈机制,广泛应用于工业控制系统。它试图纠正这个错误测量的过程变量和想要的设置点通过计算然后实施纠正措施。PID控制器包括三个独立的参数;比例、积分和微分值,因此有时被称为threeterm控制。P取决于当前的错误,我对过去错误的积累,和D是未来的预测错误,基于电流变化率。 |
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在那里, |
| Gc -控制信号 |
| Kp -比例增益 |
| Ki -积分获得 |
| Kd -微分增益 |
| e -错误;德/ dt -导数误差 |
| 这三个动作的总和是集体称为PID控制。通过“调谐”„proportionalA¢,„IntegralA¢和derivativeA¢收益,PID控制器可以提供控制动作按照特定的流程需求。比例增益被精确调整,以达到最低上升时间。然而,增加Kp的瞬态响应差通过引入大过火。Ki多样化减少稳态误差,最后Kd调整改善不必要的过冲和减少systemA¢年代沉淀时间。 |
| 一)PID调优 |
| PID调优是必需的和用于调整控制器的参数,据说是ie Kp Ki Kd值。调优参数。齐格勒尼科尔斯方法用于优化是一个闭环的方法的参数值。 |
| 齐格勒尼克尔斯方法 |
| 该方法目标植物可以呈现不稳定的比例控制。优化PID控制器的步骤如下:只使用比例反馈控制: |
| 1。减少积分器和衍生品收益为0。 |
| 2。增加Kp从0到一些关键值Kp =西铁持续振荡的发生。 |
| 3所示。东铁注意价值和相应的持续振荡,Pcr控制器收益现在指定为表 |
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| B)模拟PID控制器 |
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IV.FUZZY控制器 |
| 一个模糊控制系统可以被视为一种实时专家系统,这类人的方式执行控制任务,也可以技术处理的近似信息控制系统不确定的特点。由于电磁铁的影响,悬浮系统是不稳定的。所以,很难控制悬浮使用简单的PID控制器。因为传统的PID控制器的参数是固定在控制,它不能在各种情况下的反应。出于这个原因,PID与悬浮系统方法不合适。特别,模糊逻辑是有用的找到最优控制器的调整。此外,模糊控制器可以提高悬浮系统的稳定性。模糊逻辑控制器应用于磁悬浮,某些属性系统的利用,这样可以简化控制器的设计。控制系统的一些语言变量描述。 |
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| 这个方法有两个输入与输出误差和误差变化的变化电压。执行控制任务通过使用一些规则制定的规则库。使用的推理规则是模糊推理的计划。设计一个模糊控制器需要三个步骤:模糊性、推理规则和去模糊化。在第一步中,从传感器获得的值转化为相应的语言变量的值。第二步进行模糊推理,语言值的控制变量。在第三步中,这些语言 |
| 值的数值转换为控制变量,以执行所需的任务。执行三个步骤后,控制器以迭代的方式调优。气隙偏差模糊集有五个隶属度函数及气隙偏差速度有五个。 |
| Matlab模糊工具箱有软件。输入和输出的范围是[1]。都有7隶属度函数。增加数量的隶属度函数,规则库变得更大,增加了计算时间。三角形隶属度函数的使用变得狭窄的在零附近,结果在一个精确的控制。语言“输出”变量是磁铁的电压与直流环节电压有关。其模糊集有七个隶属度函数。会员输入和输出的模糊控制器。设计隶属函数后下一步是编写模糊控制器的规则。这些规则是选择基于知识库。 Table 1 shows the rules base as a matrix |
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| B)隶属函数的模糊输入隶属函数 |
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V.CONCLUSION |
| 传统PID控制器性能差在处理非线性植物设计以外的领域。然而,他们可以帮助解决一些模糊系统的设计者面临的问题,如:设置控制器增益或选择其他模糊参数。实验平台的形式积极振动系统被成功地开发和尝试。从获得的结果,很明显,模糊逻辑控制器比PID提供了更好的性能。模糊控制策略,从启发式知识和经典控制方法被提出了。模糊控制器使跟踪误差足够小到足以实现较小的振动和大大提高了悬浮性能不改变控制器的算法或增加系统的成本和复杂性使设置,一个潜在的工具,精密控制和微观定位的目的。 |
引用 |
- d . Brakensiek g . Henneberger”设计一个线性同极电机磁悬浮交通工具”,Proc. 3 rdinternational线性驱动器进行工业应用研讨会(2001年LDIA),长野,日本,352 - 355页。
- 开纪录H。,Worlitz F。,Hampel R. “模糊逻辑应用程序磁轴承”,2000年美国华美银行模糊Colloquim Zittau, 2000。
- Driankov D。,Hellendoorn H., Reinfrank M., “介绍了模糊控制”施普林格1 - p。1993。
- Lo封底G。,Trapanese M., “磁悬浮系统的模糊控制技术”不莱梅,Proc。磁悬浮”95年,1995年11月。
- Santisteban正当,门德斯年代。”,轴向磁轴承的模糊控制”Proc。磁悬浮”2000年,里约热内卢,2000年6月。
- 卡尔约翰Astrom。”,PID控制”,控制系统设计课堂讲稿我155,chap2, 2002。
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