列车控制matlab仿真,磁悬浮的PID控制系统设计+MATLAB仿真.doc

磁悬浮的PID控制系统设计MATLAB仿真

磁悬浮的PID控制系统设计+MATLAB仿真

摘要：磁悬浮列车是一种现今新型的轨道交通工具，具有速度快、噪声小、振动小、安全舒适等特点。本课题通过理解实验室磁悬浮系统的工作原理，建立了磁悬浮控制系统的动力学方程、电压平衡方程，求得了系统的传递函数的数学模型，验证了此系统的能控性和能观性。课题通过研究磁悬浮对象设计了磁悬浮的根轨迹校正器、频域校正器和PID控制器。利用MATLAB仿真软件整定了PID控制器参数、根轨迹校正器的零极点、频域校正器的响应曲线，得到了较好的控制效果。最后进行磁悬浮控制系统的实时控制，实时控制悬浮实验表明,磁悬浮系统具有很好的适应性, 获得了较高的控制精度。

关键字： 磁悬浮系统；PID控制器；MATLAB仿真；磁悬浮间隙4210

The design of maglev PID control system

Abstract：

Maglev Train is a new rail transport with high speed, low noise, small vibration, safe and comfortable.By understanding this topic maglev system’s working theory establishing levitation control system dynamic equations, the voltage balance equation, obtaining the transfer function of the system’s mathematical model, validated that this system is controllability and observability.This topic designed magnetic levitation maglev root locus correction,frequency domain correction and PID controllers through research object.Using the software MATLAB simulation tuning of the PID controller parameters, the pole-zero of root locus corrector, the response curves of frequency domain corrector ,receiving good control effect.Finally,real-time controlling magnetic levitation control system, real-time control of suspension experiments shows that magnetic levitation system has good adaptability to obtain a higher control precision.

KeyWords: Maglev system; PID controller; MATLAB simulation; levitation gap

目录

5MATLAB仿真- 40 -

5.1MATLAB简介- 40 -

5.2磁悬浮系统仿真- 41 -

5.3PID参数整定- 43 -

6磁悬浮系统的实时控制- 50 -

7 总结与展望- 53 -

7.1总结- 53 -

7.2展望- 54 -

1绪论

1.1本课题的内容及意义

磁浮列车是一种新型轨道交通工具，具有速度快、噪声小、振动小、安全舒适等特点。磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”。列车上装有超导磁体，由于悬浮而在线圈上高速前进。这些线圈固定在铁路的底部，由于电磁感应，在线圈里产生电流，地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同，这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力，从而使列车悬浮。课题要求用PID控制方法为磁浮列车系统设计一控制器，使它们按照预期的性能指标稳定。最后对整个控制系统进行实时设计。

1.2 磁悬浮技术综述

磁悬浮技术应该属于自动控制技术，它是由控制技术的逐步发展而建立起来的。磁悬浮的根本作用是利用磁场力使某一物体沿着或者是绕着某一个基准框架