本文關(guān)鍵詞：磁懸浮混沌系統(tǒng)的分?jǐn)?shù)階滑�？刂蒲芯�

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【摘要】：龍門移動(dòng)式數(shù)控機(jī)床橫梁與導(dǎo)軌之間存在機(jī)械結(jié)構(gòu)摩擦制約了零件的加工精度�，F(xiàn)采用磁懸浮技術(shù)將橫梁懸浮于導(dǎo)軌之上，從而消除摩擦。但現(xiàn)有資料中都是將建立的磁懸浮系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型化簡(jiǎn)為線性系統(tǒng)然后進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，忽略其非線性環(huán)節(jié)，采用這樣的線性控制方法的磁懸浮系統(tǒng)常常會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則運(yùn)動(dòng)和間歇振蕩等現(xiàn)象。隨著非線性理論的快速發(fā)展，人們開始對(duì)非線性系統(tǒng)有了更深入的了解，非線性系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象已成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題，而磁懸浮非線性系統(tǒng)表現(xiàn)出的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)就是混沌現(xiàn)象的體現(xiàn)。因此本文針對(duì)磁懸浮非線性系統(tǒng)，建立混沌預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，研究磁懸浮系統(tǒng)的混沌行為；并進(jìn)一步設(shè)計(jì)控制器以消除系統(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)。 首先通過查閱大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，在對(duì)電磁懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和懸浮原理深入了解的基礎(chǔ)之上，建立了單端單電磁懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。資料表明磁懸浮系統(tǒng)在工作時(shí)有時(shí)出現(xiàn)不規(guī)則運(yùn)動(dòng)和間歇振蕩等現(xiàn)象，實(shí)際這種不規(guī)則行為是由于磁懸浮系統(tǒng)的非線性特性的存在，出現(xiàn)了混沌吸引子、分形、分岔、同宿軌道等混沌現(xiàn)象時(shí)的主要表現(xiàn)。 其次由于對(duì)系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)常采用狀態(tài)反饋，而狀態(tài)反饋控制的實(shí)現(xiàn)會(huì)引入一定的時(shí)滯，故本文通過分析時(shí)滯狀態(tài)反饋控制下磁懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和Hopf分岔，以時(shí)滯為分岔參數(shù)，采用虛擬振蕩方法從理論上分析計(jì)算系統(tǒng)Hopf分岔引起的周期解的振幅近似表達(dá)式，從而確定保持系統(tǒng)穩(wěn)定性的時(shí)滯參數(shù)和狀態(tài)反饋控制增益的取值范圍，并通過數(shù)值仿真得到系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)、分岔狀態(tài)和混沌狀態(tài)相繼變化的相平面圖。 最后為了消除系統(tǒng)出現(xiàn)的Hopf分岔、混沌狀態(tài)并保證其穩(wěn)定性和魯棒性，本文針對(duì)數(shù)控機(jī)床磁懸浮系統(tǒng)設(shè)計(jì)了分?jǐn)?shù)階滑模變結(jié)構(gòu)控制器，該控制器可迫使磁懸浮系統(tǒng)按照預(yù)定的狀態(tài)軌跡做高頻率、小幅度的上下運(yùn)動(dòng)，有效地將系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡控制至其平衡點(diǎn)的預(yù)定目標(biāo)；而控制器中引入了分?jǐn)?shù)階微分算子，，拓寬了分?jǐn)?shù)域的可變參數(shù)選取范圍，從而提高了系統(tǒng)控制性能。 通過MATLAB軟件仿真表明，采用分?jǐn)?shù)階滑模變結(jié)構(gòu)控制器消除了磁懸浮系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時(shí)表明系統(tǒng)在受到周期、階躍等形式擾動(dòng)時(shí)，分?jǐn)?shù)階滑模變結(jié)構(gòu)控制可以快速地迫使系統(tǒng)回歸預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡，保證系統(tǒng)的強(qiáng)魯棒性，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定精確懸浮。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O415.5;O231

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本文編號(hào)：1188358