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平衡法在磁悬浮系统控制中的应用研究 Design of Balance Controller of Maglev System 李练兵 杨 鹏 孙鹤旭 （河北工业大学电气与自动化学院300130 ） Li Lianbing Yang Peng Sun Hexu (Hebei University of Technology, 300130 China) 摘要 本文提出了平衡法的控制思想，设计了平衡法磁悬浮控制器的基本方案，它使得单轴磁悬浮系 统在其可控范围内始终在近似平衡状态的基础上进行调节，使系统获得了优良的大范围起动能力、起动平 滑性和可靠性，以及优良的柔韧性和抗干扰能力，得到了理想的控制效果。 关键词：磁悬浮，平衡控制法，PID 控制 Abstract Based on the idea of Balancing Control Method, a novel schedule of balance controller for single-axis Maglev system is proposed, so that the system can be adjusted with a balance base at any position of its controllable range. The excellent large scope starting ability, the smooth and reliable starting properties, and good pliability and anti-disturbance property are achieved. Keywords: Maglev, Balancing control method, PID control 的场合平衡法有其独特的优点。 1. 引言 2. 平衡电压-位置曲线 单轴磁悬浮控制系统是研究磁悬浮控制方案 的理想模型。磁悬浮控制器有多种设计方案[1] ，包 2 ．1 平衡电流与平衡电压 括PID 算法，PI 状态反馈控制、H [1] 要想实现平衡法控制，有必要知道浮体在任何 ∞鲁棒控制 、模 糊控制、滑模变结构控制[3] [4] 一个可控位置达到平衡时所需要量的平衡电流。由 、零功率控制 等等。 [1] 其中PID 控制算法比较易于实现，并具有较强的参 电磁力方程 数适应能力，然而它却不能有效地提高系统的抗冲 2 2 2 µ 0 AN  i   i  击性能和刚度，尽管采取变参数控制等改进措施， F (i,x)   k   （1） 4  x   x  但难以获得理想的起动性能和动态性能，其参数的 整定也比较困难。PI 状态反馈控制器具有较好的动 态响应[2] ，但在大起动范围时，由于参数的非线性 式中—F 为电磁吸力，µ 0 为空气导磁系数，A 问题使得控制效果仍不够理想。H∞标准鲁棒控制器 为磁极面积，N 为电磁铁线圈匝数，i 为电磁铁绕 虽然具有良好的动态响应，但存在定位精度和可靠 组中的电流，x 为磁极表面与浮体的等效平面S 的 性问题[1] 。 [1]