基于扰动补偿的磁悬浮转台分数阶滑模控制

针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度.首先,基于系统电磁力模型和动态解耦方法,构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型;其次,设计非线性干扰观测器,对包含系统误差、六自由度间耦合项和外界干扰的集总扰动进行估计,证明了估计误差有界且可调节到任意小;然后,在离散域提出了一种分数阶滑模面,采用分数幂函数替代传统符号函数来抑制抖振,引入分数阶微积分来减小跟踪误差;最后,设计有限时间收敛的分数阶滑模控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明闭环系统稳定性.实验结果表明:与整数阶滑模控制方法相比,采用所提方法,2个水平自由度和绕竖直方向旋转自由度对三角波的跟踪误差均方根分别减小了12.8%、16.8%和23.7%,最大跟踪误差分别减小9.26%、13.00%和33.20%;跟踪圆形轨迹时,2个水平自由度的跟踪误差均方值分别减小6.39%和12.40%,最大跟踪误差分别减小9.90%和12.10%.

卫星仿真磁悬浮转台的研究

针对航空航天等飞行器仿真系统中的平台——卫星仿真磁悬浮转台的设计与实现进行研究。从磁悬浮转台应用原理、设计到实现进行了系统论述,通过工艺装配图展示了系统的实现流程,磁悬浮转台利用同性磁极互相排斥的基本原理,以磁体产生的推力来平衡转台及固定安装于其上的应用载荷的重力,使转台及其上面的应用载荷悬浮起来,可以绕转轴无摩擦地旋转。

磁悬浮系统的模糊控制仿真研究

以开环不稳定和强烈非线性的磁悬浮转台为研究对象,其控制器性能的好坏直接影响到磁悬浮转台的动态性能。模糊控制因其简单实用,不需要精确的数学模型等特点而成为磁悬浮控制系统的理想选择。采用模糊控制方法实现对磁悬浮转台的数字控制,利用M atlab模糊逻辑工具箱中的FIS(Fuzzy Inference System)编辑器,结合S imu link工具箱建立了模糊控制系统的仿真模型,并对整个系统进行了仿真和实验。仿真结果表明模糊控制器在磁悬浮转台起动和悬浮时响应速度快,稳定性好,抗干扰能力强。

磁悬浮系统的硬件电路设计

以五自由度的磁悬浮转台为研究对象,介绍了磁悬浮转台的硬件电路组成。针对磁悬浮系统的开环不稳定和强烈非线性的特点,采用普通PC机作为数字控制器的磁悬浮转台系统,要求执行机构能够获得大功率和大电流的控制信号,设计了位移测量电路、功率放大电路、内环控制电路和保护电路。通过反复实验调试,结果表明该设计满足五自由度磁悬浮转台系统对硬件设计性能指标的要求。