本文選題：永磁懸浮 + 無塵傳送��； 參考：《沈陽工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)和高精密加工等領(lǐng)域,如集成電路制造,半導(dǎo)體系統(tǒng)及醫(yī)療器械加工等場合對超潔凈生產(chǎn)環(huán)境等提出了越來越苛刻的要求。在物品的搬運(yùn)上,傳統(tǒng)的機(jī)械手受距離的限制,氣墊搬運(yùn)設(shè)備也很難做到絕對的無塵傳送,并且在節(jié)能方面也有欠缺。磁浮技術(shù)自本世紀(jì)六十年代發(fā)展至今,以其節(jié)能、高效、無環(huán)境污染等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)、軍事和民用等各個領(lǐng)域獲得了長足的進(jìn)展。因此,磁懸浮技術(shù)無接觸,無需潤滑的特點(diǎn)是可以達(dá)到生產(chǎn)環(huán)境無污染,超潔凈的目的的。但是,高能耗、高建設(shè)成本的電磁懸浮技術(shù)一直是制約其穩(wěn)固發(fā)展的重要因素。為了達(dá)到節(jié)約能源、降低成本的目的,一種新型的永磁懸浮無塵傳送系統(tǒng)被提出。該系統(tǒng)具有磁懸浮系統(tǒng)普遍存在的非線性及高耦合的特點(diǎn),應(yīng)用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方式對其建立的動力學(xué)方程并不能很好的反映實(shí)際永磁懸浮系統(tǒng)的各項(xiàng)特性,不能準(zhǔn)確的描述系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)與動態(tài)特性,而系統(tǒng)辨識的方法可以直接根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集的輸入輸出數(shù)據(jù)得到與系統(tǒng)特性等價的數(shù)學(xué)模型,這就很好的解決了此問題。因此,本文針對單自由度磁懸浮支撐機(jī)構(gòu)與永磁懸浮無塵傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),應(yīng)用最小二乘辨識方法對其進(jìn)行系統(tǒng)辨識,得出最接近真實(shí)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型與狀態(tài)空間方程。由于該模型與真實(shí)系統(tǒng)最為接近,故不穩(wěn)定性較強(qiáng),為了解決系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)懸浮物在懸浮氣隙變化較大時的穩(wěn)定控制問題,根據(jù)自適應(yīng)控制方法與變結(jié)構(gòu)控制的原理和思想,提出了一種滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制方法,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的自適應(yīng)控制器。仿真分析結(jié)果表明,該自適應(yīng)控制器可以很好的控制由系統(tǒng)辨識得出的傳遞函數(shù)模型,并且由系統(tǒng)辨識得出的該模型在響應(yīng)速度方面、準(zhǔn)確性方面、穩(wěn)定性方面均有良好的響應(yīng),該滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器可以很好的解決懸浮物在懸浮氣隙變化較大時的穩(wěn)定控制問題。為了驗(yàn)證上述滑模變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制器的控制性能,針對單自由度磁懸浮控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,對上述控制器進(jìn)行了與仿真分析相同的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真分析結(jié)果基本一致,證實(shí)了通過系統(tǒng)辨識得出的傳遞函數(shù)模型,與真實(shí)系統(tǒng)最為接近并且可以通過自適應(yīng)控制器很好的控制系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
[Abstract]:With the development of science and technology, more and more stringent requirements have been put forward in the field of modern information industry and high-precision machining, such as integrated circuit manufacturing, semiconductor system and medical device processing, etc. In the handling of goods, the traditional manipulator is limited by the distance, the air cushion handling equipment is also difficult to achieve absolute dust-free transport, and there is also a lack of energy saving. Maglev technology has been developed since 1960s, and has made great progress in industrial, military and civil fields with its unique advantages of energy saving, high efficiency and no environmental pollution. Therefore, the magnetic levitation technology has no contact and no lubrication. It can achieve the goal of no pollution and super-cleanliness. However, high energy consumption and high construction cost are the important factors restricting its steady development. In order to save energy and reduce cost, a new permanent magnetic levitation dustless transmission system is proposed. The system has the characteristics of nonlinearity and high coupling of magnetic levitation system. The dynamic equations established by the traditional mathematical modeling method can not well reflect the characteristics of the real permanent magnetic levitation system. The system can not accurately describe the performance indicators and dynamic characteristics, and the system identification method can be directly based on the input and output data collected from the experiment to get the mathematical model equivalent to the system characteristics, which solves this problem very well. Therefore, according to the structure characteristics of single degree of freedom magnetic levitation support mechanism and permanent magnetic levitation dust-free transmission system, the least square identification method is used to identify the system. The transfer function model and state space equation which are closest to the real system are obtained. Because the model is most close to the real system, it is unstable. In order to solve the problem of the stability control of the suspended matter when the air gap changes greatly, the adaptive control method and the principle and idea of variable structure control are used to solve the problem. A sliding mode variable structure adaptive control method is proposed and the corresponding adaptive controller is designed. The simulation results show that the adaptive controller can well control the transfer function model identified by the system, and the response speed and accuracy of the model can be obtained by the system identification. The sliding-mode variable structure adaptive controller can solve the stability control problem of suspensions when the air gap changes greatly. In order to verify the control performance of the sliding mode variable structure adaptive controller, the experimental platform of the single-degree-of-freedom maglev control system is used to verify the performance of the controller in the same way as the simulation analysis. The experimental results are in good agreement with the simulation results. It is proved that the transfer function model identified by the system is the closest to the real system and can be used to control the performance of the system through the adaptive controller.
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH22

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本文編號：1813001