MATLAB课程设计
课程名称采用PID控制器设计磁悬浮小球控制系统
学院电气工程学院
学号P
姓名
班级10级自动化一班
指导教师杨成慧老师
f目录
摘要1
1引言2
2系统分析与设计5
21系统建模及仿真5
22建立磁悬浮小球系统框图7
23PID控制系统8
24仿真结果分析13
25总结13
26答谢13
3参考文献14
f摘要
本文通过对一个磁悬浮小球的分析简单的描述了磁悬浮列车的原理。控制要求通过调节电流使小球的位置始终保持在平衡位置。通过对磁悬浮小球系统进行数学建模求出它的系统传递函数采用PID算法设计调节器对小球的稳定性进行了分析和仿真在MATLAB平台仿真获得适当的PID参数范围进行频域分析使得磁悬浮小球系统处在平衡状态在仿真过程中对PIPD及PID三种方式进行了比较和分析对其加入扰动信号即正弦扰动信号观察输出波形对扰动进行分析。本文通过对磁悬浮小球系统的分析体现了MATLAB的强大功能突出了它在运算以及作图仿真方面的优势。
关键字MATLABPID控制器磁悬浮小球系统稳定性
1引言
磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“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”。将“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”亦称之为“磁垫车”。由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式故磁悬浮列车也有两种相应的形式一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力使车体悬浮运行的铁路另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车它是在车体底部及两侧倒
f转向上的顶部安装磁铁在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板控制电磁铁的电流使电磁铁和导轨间保持10─15毫米的间隙并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。
磁悬浮列车的产生让人们又多了一种交通方式的选择磁悬浮列车与当今的高速列车相比具有很多优点
由于磁悬浮列车是轨道上行驶导轨与机车之间不存在任何实际的接触成为“无轮”状态故其几乎没有轮、轨之间的摩察时速高达几百公里
磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一
噪音小当磁悬浮列车时速达300公里以上时噪声只有656分贝仅相当于一个人大声地说话比汽车驶过的声音还小
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