空氣球系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、空氣球系統(tǒng)主要由直流電機(jī)、風(fēng)扇、玻璃管、空氣球、超聲波傳感器等構(gòu)成。它具有模型復(fù)雜，非線性和多擾動(dòng)的特點(diǎn)。
　　 本文依據(jù)貝加萊公司提供的空氣球系統(tǒng)對(duì)象、PLC控制系統(tǒng)、Automation Studio組態(tài)軟件和Matlab/Simulink仿真軟件，通過機(jī)理建模的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，重點(diǎn)研究空氣球系統(tǒng)的建模與控制。
　　 本文采用機(jī)理建模法，運(yùn)用直流電機(jī)工作原理對(duì)電機(jī)建模，運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)和伯努利方程對(duì)球體周圍流動(dòng)的

2、風(fēng)力情況建模，利用牛頓力學(xué)原理對(duì)空氣球建模，最終構(gòu)建了空氣球系統(tǒng)從PWM輸出到高度輸出的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)這個(gè)模型，在Matlab/Simulink環(huán)境下構(gòu)建系統(tǒng)模型并進(jìn)行了仿真，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明了模型的有效性。
　　 其次，使用貝加萊PLC作為控制器，運(yùn)用串級(jí)PID控制算法，對(duì)空氣球系統(tǒng)進(jìn)行控制，在Matlab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，并下載到貝加萊公司的PLC上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)獲得了良好的控制效果，

3、實(shí)現(xiàn)了對(duì)空氣球的穩(wěn)定控制。
　　 再次，研究設(shè)計(jì)了H∞魯棒控制的標(biāo)準(zhǔn)框架，求真實(shí)有理的控制器K，使被控對(duì)象G穩(wěn)定的H∞魯棒控制器，采用MATLAB軟件中的魯棒控制工具箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，大大減小了復(fù)雜的計(jì)算量，只需進(jìn)行加權(quán)函數(shù)的選擇就行了。在混合靈敏度問題設(shè)計(jì)中，本文采用在頻率域中選擇加權(quán)陣，然后，轉(zhuǎn)換到狀態(tài)空間中進(jìn)行計(jì)算。魯棒控制保證了系統(tǒng)在參數(shù)不確定的情況下仍能獲得良好的控制效果。
　　 最后，研究設(shè)計(jì)了LQR控制器，該控制