磁浮球作为典型的电磁悬浮系统,需要准确的理论模型以进行精密控制,因此提出一种基于修正电磁力公式的系统辨识方法及内模控制-比例积分微分(internal model control-proportional integral derivative,IMC-PID)控制器,有效提高理论模...磁浮球作为典型的电磁悬浮系统,需要准确的理论模型以进行精密控制,因此提出一种基于修正电磁力公式的系统辨识方法及内模控制-比例积分微分(internal model control-proportional integral derivative,IMC-PID)控制器,有效提高理论模型的精确度与参数整定的效率。首先,分析了电磁力公式的推导过程,建立了电磁仿真模型,对电磁力-悬浮间隙、偏置电流公式进行了修正。其次,通过采集实际电流对正弦目标信号的响应,确定了在相同电磁力下偏置电流与悬浮间隙之间的关系。使用不同质量的钢球进行上述步骤,即可得到不同电磁力下悬浮间隙与偏置电流对应关系。采用修正后的公式进行拟合,得到磁浮球实物的参数具体值。结合动力学方程,并定义平衡点处的悬浮间隙与偏置电流为位移和控制电流,推导出磁浮球系统的位移、电流刚度及精确传递函数。最后,基于内模控制理论设计IMC-PID控制器,通过单个参数计算出PID全部参数,并进行了控制仿真与试验验证。试验结果表明,系统辨识得到的理论模型与实物系统的响应高度吻合,验证了系统辨识结果的准确性,IMC-PID控制器也大大提高了参数整定效率。展开更多
文摘磁浮球作为典型的电磁悬浮系统,需要准确的理论模型以进行精密控制,因此提出一种基于修正电磁力公式的系统辨识方法及内模控制-比例积分微分(internal model control-proportional integral derivative,IMC-PID)控制器,有效提高理论模型的精确度与参数整定的效率。首先,分析了电磁力公式的推导过程,建立了电磁仿真模型,对电磁力-悬浮间隙、偏置电流公式进行了修正。其次,通过采集实际电流对正弦目标信号的响应,确定了在相同电磁力下偏置电流与悬浮间隙之间的关系。使用不同质量的钢球进行上述步骤,即可得到不同电磁力下悬浮间隙与偏置电流对应关系。采用修正后的公式进行拟合,得到磁浮球实物的参数具体值。结合动力学方程,并定义平衡点处的悬浮间隙与偏置电流为位移和控制电流,推导出磁浮球系统的位移、电流刚度及精确传递函数。最后,基于内模控制理论设计IMC-PID控制器,通过单个参数计算出PID全部参数,并进行了控制仿真与试验验证。试验结果表明,系统辨识得到的理论模型与实物系统的响应高度吻合,验证了系统辨识结果的准确性,IMC-PID控制器也大大提高了参数整定效率。
