新型磁懸浮球系統(tǒng)半實物仿真平臺的設計.pdf

1、磁懸浮球系統(tǒng)是典型的具有強不確定性的單自由度非線性系統(tǒng)，對比于多自由度磁懸浮系統(tǒng)，磁懸浮球系統(tǒng)具有數(shù)學模型簡單，機械結構易于實現(xiàn)等優(yōu)點，目前磁懸浮球系統(tǒng)實驗平臺已成為高校相關專業(yè)進行經典控制理論教學與先進控制算法驗證的經典平臺。但傳統(tǒng)磁懸浮球系統(tǒng)實驗平臺存在功率放大器效率低、硬件電路復雜，傳感器精度低、輸出線性度差以及控制器過渡依賴于PCI接口等缺點。隨著高校實驗教學要求的提高，傳統(tǒng)磁懸浮球實驗平臺已經滿足不了當下的教學實驗需求了。因此

2、展開新型磁懸浮球系統(tǒng)實驗平臺的研究和設計有著非常重要的現(xiàn)實意義。
　　本文深入分析了傳統(tǒng)磁懸浮球實驗平臺的功率放大器、傳感器和控制器存在的缺點。為改進磁懸浮球實驗平臺的系統(tǒng)性能，本文基于RTW半實物仿真技術設計了一套基于USB通訊接口的低成本、高精度新型磁懸浮球系統(tǒng)半實物仿真實驗平臺。并在平臺中進行了PID與LADRC控制算法驗證，實驗結果表明新型實驗平臺相對于傳統(tǒng)平臺性能更優(yōu)越。本論文完成的具體工作和主要結論有:
　　(1

3、)采用電路簡單、效率高的PWM型功率放大器，高精度、高線性度輸出的激光傳感器，以及支持RTW模型代碼自動生成的TMS320F28027DSP主控制器構建了一套新型磁懸浮球本體。接著對RTW開發(fā)環(huán)境進行了配置，并利用RTW工具集中的C2802x工具箱開發(fā)出了新型磁懸浮球系統(tǒng)半實物仿真平臺的目標模型和Simulink工具箱。
　　(2)完成了新型磁懸浮球系統(tǒng)的數(shù)學建模，同時為簡化系統(tǒng)模型，本文依據(jù)功率放大器標定實驗的實驗結果，將系統(tǒng)的