列车控制matlab仿真,磁悬浮的PID控制系统设计+MATLAB仿真.doc
本文围绕磁悬浮列车的PID控制系统设计展开研究与仿真分析。通过建立磁悬浮系统的动力学模型并进行性能分析，验证了系统的能控性和能观性；研究了磁浮对象的根轨迹校正器、频域校正器和PID控制器的设计方法；利用MATLAB仿真软件完成了控制器参数整定及校正器响应曲线的研究，并通过实时控制实验验证了系统的良好性能和高控制精度。最终实验表明该控制系统具有良好的适应性及较高的控制精度。
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
本研究通过对实验室磁悬浮系统的运行机制进行深入解析，在理解其工作原理的基础上，成功推导出系统的动力学方程和电压平衡方程，并进一步求取了系统的传递函数数学模型。在此基础上，我们验证了该系统具有良好的能控性和能观性。针对此特性，本研究设计并构建了相应的磁悬浮根轨迹校正器、频域校正器以及PID控制器体系。通过运用MATLAB等仿真软件平台对PID控制器参数、根轨迹校正器的零极点以及频域校正器的响应曲线进行了精确整定，并最终实现了对磁悬浮控制系统的实时优化与调谐。实验结果表明，在实际运行中该系统表现出优异的适应性特征，并能够实现高精度的自动控制效果。
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.
Maglev系统采用先进的磁浮列车技术实现悬浮运行；基于PID控制器的反馈调节机制确保了系统的稳定性与精确性；通过MATLAB仿真对系统的动态特性进行深入分析；研究重点在于优化levitation gap以提高运行效率
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
磁悬浮技术本应归类于自动控制技术领域，在这一领域内它是随着控制技术的发展逐渐形成并完善的。其主要功能是通过磁场力使其沿着或环绕着特定基准框架运行。