论文摘要
磁浮列车悬浮系统传感器的电磁环境恶劣,很容易对模拟信号的传输产生干扰。把网络控制系统应用到悬浮控制系统的设计中,实现控制反馈回路信号的数字化传输,可以有效地规避电磁干扰对信号传输造成的影响。另外,悬浮模块内部和相邻模块之间还可以通过网络共享系统的状态信息,有利于实现模块的稳定控制,有利于设计可靠性更高的系统。考虑网络化悬浮控制系统的安全性和可靠性会直接影响到磁浮列车的安全稳定运行,因此对其进行故障诊断和容错控制技术的研究对于实现磁浮列车的商业化运行具有重要意义。本文以国防科技大学研制的磁悬浮实验小车为基础,以工程应用为背景,以网络化悬浮控制系统设计实现的探讨为目的,分析、设计和实现了基于网络的悬浮控制系统,并研究了在网络化悬浮控制的条件下,针对系统传感器的故障诊断以及主动容错控制设计方法,具体研究内容如下:1、首先讨论悬浮系统的网络控制问题。把网络看做控制闭环的一部分,探讨了网络存在下的磁悬浮系统连续模型建立问题。模型表明,该系统是一个随着网络诱导延时大小的改变而阶次和参数不断变化的模型,现有的数学工具难以对此类系统进行分析和设计。把网络看做被控对象的一部分,建立了网络化悬浮控制系统的离散模型,考虑网络诱导延时是导致系统设计难度增大和性能恶化的最主要因素,因此研究了基于模型预测校正的网络随机诱导延时补偿算法,以补偿网络延时的影响,仿真和实验表明了该算法的有效性。2、针对网络化悬浮控制系统可能发生的传感器故障,在考虑网络存在不确定性的情况下,应用滑模故障滤波器设计了考虑网络随机诱导延时的传感器故障诊断算法,设计了基于切换的主动容错控制器,仿真结果表明了算法的有效性。3、设计基于DSP和CAN总线的网络悬浮控制板和传感器数据采集板,搭建了网络悬浮控制系统的硬件平台,编写了悬浮控制程序,最终实现磁悬浮实验小车的单点和模块悬浮,验证了算法的有效性。
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标签：磁浮列车论文; 网络控制论文; 滑模故障滤波器论文; 网络控制观测器论文; 主动容错控制论文; 网络诱导延时论文;