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直线电梯单电磁悬浮导向系统RBF神经网络滑模控制

作　者: 郝明亮
导　师: 胡庆；于冬梅
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 直线电梯 单电磁悬浮导向系统 RBF神经网络 动态积分滑模控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


直线电梯垂直运输系统在超高层建筑中的应用是未来超高层电梯的一个重要发展方向。将电磁悬浮技术应用在超高层建筑的直线电梯导靴中构成直线电梯电磁导向系统,使直线电梯导向装置在井道中与导轨无机械摩擦的高速运行,消除了电梯运行时的噪声,同时大大降低了轿厢运行时的振动。针对直线电梯悬浮导向系统的模型系统参数不确定和外部扰动对悬浮气隙稳定性的影响,采用RBF神经网络滑模控制器对单电磁悬浮导向系统的悬浮气隙高度进行控制,保证其稳定性和快速跟踪性。本文综述了电磁悬浮导向技术的背景和发展,介绍了直线电梯电磁悬浮导向技术的研究现状,并对电磁悬浮导向系统常用的控制方法进行了分析比较。直线电梯单磁悬浮导向装置采用3U型电磁铁形式,整个导向系统的结构为“Eight-Maglev”对称拓扑结构。在分析了整个导向系统电磁导靴的安装结构和电磁悬浮原理的基础上,建立直线电梯的单电磁悬浮导向系统的数学模型。针对数学模型中的非线性特性,应用基于平衡点线性化的方法简化单电磁导向系统的数学模型。以导向系统的线性化模型为基础进行电磁悬浮气隙控制器设计。针对系统参数变化和外部扰动对导向系统悬浮气隙高度控制的影响,采用积分滑模变结构控制和动态积分滑模控制分别对导向系统进行控制器设计,以确保系统参数变化时悬浮气隙的稳定性。通过比较,积分滑模变结构控制和动态积分滑模控制比传统PID在系统参数变化时更能适应悬浮气隙高度控制,动态积分滑模控制比积分滑模控制在一定程度上削弱了系统抖动,有更好的鲁棒性。为了进一步削弱系统抖动,加快系统响应速度,提出RBF神经网络控制替换动态滑模切换控制部分以有效削弱滑模抖动并抑制轿厢振动的目的。通过Matlab仿真结果对上述四种控制方法比较得出,采用RBF神经网络滑模控制可以实现直线电梯单电磁悬浮导向系统在系统参数不确定和有外部干扰存在的情况下仍能保证悬浮气隙高度控制的鲁棒性,并有效抑制系统抖动。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 课题来源及研究意义  10-11
  1.2 磁悬浮导向技术与应用  11-12
  1.3 直线电梯电磁悬浮导向技术发展概述  12-14
  1.4 电磁悬浮导向系统控制技术  14-16
  1.5 直线电梯单电磁悬浮导向系统需要解决的问题  16-17
  1.6 论文研究的主要内容  17-19
第二章 直线电梯悬浮导向系统结构和数学模型  19-33
  2.1 直线电梯电磁悬浮导向系统  19-24
    2.1.1 无接触电梯常用电磁悬浮导向装置  19-20
    2.1.2 直线电梯磁悬浮导向系统结构  20-21
    2.1.3 直线电梯自由度控制  21-23
    2.1.4 直线电梯电磁导向控制的原理  23-24
  2.2 直线电梯单电磁悬浮导向系统的数学模型  24-32
    2.2.1 单电磁悬浮导向装置的数学模型  25-28
    2.2.2 单电磁悬浮导向装置的平衡点线性化处理  28-29
    2.2.3 单电磁悬浮导向系统的状态空间方程  29-31
    2.2.4 单电磁悬浮导向系统电流控制模型的能观性与能控性  31-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章 直线电梯单电磁悬浮导向系统滑模变结构控制  33-51
  3.1 单电磁悬浮导向系统PID控制  33-36
    3.1.1 PID控制器  33-34
    3.1.2 单电磁悬浮导向系统PID控制仿真分析  34-36
  3.2 单电磁悬浮导向系统积分滑模控制器设计  36-44
    3.2.1 滑模变结构控制的数学描述  37-38
    3.2.2 滑模控制的抖动问题和常用的削抖方法  38-41
    3.2.3 单电磁导向系统积分滑模控制器设计  41-43
    3.2.4 系统稳定性证明  43-44
  3.3 单电磁悬浮导向系统动态积分滑模控制  44-46
    3.3.1 单电磁悬浮导向系统动态积分滑模控制器设计  44-46
    3.3.2 系统稳定性证明  46
  3.4 系统仿真分析  46-50
    3.4.1 系统参数不变  48-49
    3.4.2 系统参数变化  49-50
  3.5 本章小结  50-51
第四章 直线电梯单电磁悬浮导向系统神经网络滑模控制  51-60
  4.1 神经网络滑模控制器设计  51-55
    4.1.1 径向基函数网络  52
    4.1.2 径向基函数网络结构  52-53
    4.1.3 单电磁导向系统神经网络滑模控制器设计  53-55
  4.2 系统稳定性证明  55-56
  4.3 系统仿真分析  56-59
    4.3.1 系统参数不变  57-58
    4.3.2 系统参数变化  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章 结论  60-62
参考文献  62-65
在学研究成果  65-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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