摘要：为解决磁悬浮球系统易受模型内部参数变化和外界干扰的问题,提出了基于非线性干扰观测器的自适应反演滑模控制算法(NDO-ABSMC)。首先,建立磁悬浮球系统状态空间模型,然后设计非线性干扰观测器(NDOB),用来观测系统受到的外部干扰,经证明,该观测器对扰动的观测误差可以在有限时间内收敛。其次,为克服系统不确定性,设计了基于非线性干扰观测器的自适应反演滑模控制器;最后,对所提出的(NDO-ABSMC)进行了仿真验证。结果表明:与反演滑模控制算法(BSMC)相比,基于非线性干扰观测器的自适应反演滑模控制对扰动有明显的抑制作用,轨迹跟踪效果显著,优化了磁悬浮球系统的控制效果,增强了系统的鲁棒性。

摘要：针对磁悬浮球系统存在着严重非线性和不确定性问题,提出了一种分数阶滑模控制方案。为了消弱传统滑模控制中的抖振现象,将传统滑模控制器中整数阶滑模面函数采用分数阶PDμ结构设计,结合等速趋近律给出分数阶滑模控制器的设计方法,利用Lyapunov稳定性理论证明了该控制方法的稳定性,并采用Tustin算法和连分式展开法,实现了分数阶滑模控制器的离散化。仿真和实验结果表明:分数阶滑模控制不但使磁悬浮球系统具有较好的跟踪性能,而且对外部扰动具有较强的鲁棒性。

摘要：为解决磁悬浮球系统模型不确定性和易受外部干扰影响的问题,提出一种基于终端滑模干扰观测器的全局快速终端滑模控制(GFTSMC)方法.首先,分析了磁悬浮球系统的数学模型并建立动态方程;然后,设计终端滑模干扰观测器(TSMDO),用以观测和估计系统所受到的扰动,经证明,该观测器对扰动的估计误差能在有限时间内收敛;其次,为克服系统不确定性和外部干扰的影响,设计了基于终端滑模干扰观测器的全局快速终端滑模控制器,可以实现系统的全局快速收敛,所设计的控制律不含切换项,能削弱抖振,以提高系统的抗干扰性和鲁棒性;最后,对所提出的TSMDO-GFTSMC进行了仿真验证,结果表明:与基于扩张状态观测器的连续滑模控制方法相比,采用本文方法,磁悬浮小球的起浮响应时间缩短0.38 s,位移偏差减小90%,跟踪误差由0.420 mm减小为0.032 mm;本文方法提高了对干扰的观测精度,优化了磁悬浮球系统的控制效果,增强了系统的鲁棒性.

摘要：本文针对系统不确定性和外部干扰引起的磁悬浮球系统控制性能下降的问题,提出了一种基于等价输入干扰滑模观测器的模型预测控制(MPC+EIDSMO)方法.首先将原系统转化为EID系统,采用等价输入干扰滑模观测器对EID系统状态变量及等价输入干扰进行估计;然后基于状态估计值设计模型预测控制器,并将等价输入干扰估计值以前馈的方式补偿后得到最终的复合控制律,实现对参考位置跟踪的快速性,准确性以及对总扰动的鲁棒性.值得注意的是,与传统EID结构中的龙伯格观测器相比,等价输入干扰滑模观测器中增加的非线性观测误差反馈项有助于提高状态估计的快速性和精确性.从理论上证明了该系统是全局一致毕竟有界的.仿真和实验结果表明,相较于基于EID观测器的模型预测控制方法和基于龙伯格观测器的积分模型预测控制方法,所提方法提高了磁悬浮球系统的跟踪性能,并且有效的抑制了系统不确定性和外部干扰.

摘要：在磁悬浮球系统中采用PID控制时,动态性能较差,控制效果不理想。为了获得控制效果较好的控制器,根据模糊控制原理,设计磁悬浮模糊控制器。根据PID实时控制中的经验,确定模糊控制器的输入输出变量模糊化范围,建立合理的模糊规则表。在Matlab/Simu-link中组建实时控制模块,并分别对磁悬浮球系统在无干扰和有干扰下进行实时控制。对控制效果进行分析讨论,证明模糊控制器具有良好的鲁棒性和在非线性系统控制中的有效性。

摘要：本文以磁悬浮球系统为研究对象,基于该系统的线性化模型,通过Backstepping设计方法设计了一类自适应控制器,所设计的控制器具有结构简单易于实现,控制输入易于得到等优点,仿真实验验证了该控制器的有效性。

摘要：磁悬浮球系统是一种典型的开环不稳定系统,为了实现磁悬浮球系统的精确控制,而且使系统更具有实际意义,设计了一种自适应反演滑模控制器。在实际控制系统中,不确定性及外加干扰是未知的,本文基于实际应用,利用该系统的线性化模型,来设计此控制器。实验结果表明:所设计的自适应反演滑模控制器与普通滑模控制器相比,能减小系统的抖振,能较好的实现小球的稳定悬浮并具有良好的动态跟踪性能,与自适应滑模控制器相比,能更好的在实践中应用。

摘要：为消除磁悬浮球系统中过程噪声和量测噪声对钢球的稳定悬浮造成的不良影响,采用了一种强跟踪滤波器,解决了卡尔曼滤波器在信号突变情况下无法跟踪钢球位移变化的问题,并给出了磁悬浮球系统的数学模型与强跟踪滤波器的具体设计方法.仿真结果表明,在信号变化缓慢的情况下,强跟踪滤波器和卡尔曼滤波器都能准确地跟踪钢球的位移变化;而在信号突变情况下,强跟踪滤波器对钢球的跟踪效果明显比卡尔曼滤波器的跟踪效果好,对钢球的稳定悬浮起到了很好的作用.

摘要：详细介绍了磁悬浮球系统的结构和工作原理,建立了系统的物理及相应的数学模型。利用系统的物理模型及系统的数学模型分析系统的稳定性及控制方案的选择,最后在MATLAB/Simulink环境下建立了系统仿真模型以研究控制系统的轨迹跟踪情况。其中,为了实现对磁悬浮球系统的快速,精准,稳定的轨迹跟踪控制,提出了基于两种不同V函数的Backstepping控制方法设计非线性控制器,并通过仿真实验分析对比两种控制方法在跟踪情况,对整体控制方案设计给予合理性建议。实验表明,两种控制器都可以稳定实现控制目标。

摘要：将磁悬浮球系统作为研究对象,建立磁悬浮球实验系统的数学模型,采用极点配置法设计一种基于跟踪的状态反馈控制器,基于Matlab/Simulink建立磁悬浮球控制系统的仿真模型,结果表明,与PID控制器相比,采用状态反馈控制方法能使悬浮球系统更快趋于稳定。在GML2001磁悬浮球实验台上进行了悬浮实验,结果表明,基于跟踪的状态反馈控制器在波动幅度、悬浮精度及系统的动态性能适应性等方面明显优于PID控制。