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3.2 专家PID控制算法 15
3.2.1 位置式PID控制算法 16
3.2.2 增量式PID控制算法 16
3.3 专家PID控制器设计分析 17
4.专家PID控制器的参数整定 19
4.1 引言 19
4.2 PID控制器参数整定方法介绍 19
4.3 PID控制器参数整定过程 20
5.专家PID控制器的MATLAB仿真 22
5.1 引言 22
5.2 MATLAB软件介绍 22
5.3 选用MATLAB的理由 22
5.4 Simulink仿真系统简介 23
5.5 磁悬浮系统的Simulink仿真过程 24
5.5.1 磁悬浮系统的PID控制器的仿真实现 24
5.5.2 磁悬浮系统的专家PID控制器的仿真实现 30
6.磁悬浮系统的实时控制 33
6.1 PID控制系统搭建原理分析 33
6.2 PID控制器实时控制系统在Simulink中的搭建 34
6.3 本章小结 35
7.结论与展望 36
谢辞 37
参考文献 38
附录 39
1. 绪论
1.1 前言
除去真空状态，任何一种物体在运动时都必然会与其做相对运动的物体间接触并产生摩擦力。在人类科学技术的发展史上，人们想尽各种办法来减小或克服有害我摩擦，包括改变物体的外观形态、改变运动方式、不断探索寻求最佳的润滑物质等等。最理想的情况就是，两个相对运动的物体之间没有任何接触，或者最多与空气进行接触摩擦，这样方能将不良摩擦阻力降到最小。换句话说，就是要把运动我物体通过某种力量使之处于一种空间悬浮状态。其中最大的难点就是地球上的任何物体都必然会受到地心引力的作用，想要悬浮于空间，必须克服地心引力。因此，人们想出了利用磁极的相斥的自然属性的办法，通过建立稳定性良好的磁场，以达到使物体悬浮于空间的目的。这种悬浮就是磁悬浮。
磁悬浮技术是是一种建立在控制技术的飞速发展，不断涌现新思文的大背景下而建立起来的自动控制技术。磁悬浮列车的工作原理其实很简单。它就是运用磁极的“同性相斥，异性相吸”的性质特点，使得磁铁具有抵抗地心引力的悬浮力，使某一物体沿着或绕着某一基准框架的一轴或多轴保持稳定位置，即“磁性悬浮”。如果将这种“磁性悬浮”完美地运用在意义重大铁路运输上，就能让列车完全脱离于轨道从而悬浮于空中，再通过特定的牵引力使其向着需要的方向行驶，这就成为一种新兴的“无轮”列车。按照理论分析，这种“无轨”列车的时速可达到几百公里。这就是本设计所需要研究的磁悬浮列车。由于受到电磁力作用，悬浮体与产生电磁力的支撑体之间不存在直接的接触，从而能够克服直接摩擦带来了能量消耗以及设备本身的速度限制，而且能具有使用寿命长、运行能耗低、系统无污染、无噪声、不受到任何速度限制。安全可靠等有点。目前，磁悬浮技术已在世界各国开展广泛的研究与应用。随着技术的不断发展与完善，磁悬浮技术在很多实践方面得到了广泛应用，稳定性也越来越强，逐渐形成了一种产业化的技术。
1.2 课题的目的和意义
本课题设计的主要目的是设计专家PID控制器对磁悬浮系统进行仿真与控制。希望在对磁悬浮控制系统的研究中，研究者可以成功将所学到的控制原理推广到多自由度磁悬浮系统上，可以实现多自由度磁悬浮系统的数字控制及模拟控制。