基于滑模状态观测器的两自由度磁悬浮球控制

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2021年第3期北京时间：

作者：王伟超

单位：王伟超,曲阜师范大学 工学院, 日照, 276826,褚晓广,曲阜师范大学 工学院, 日照, 276826,xg_chu@163.com王文轩,曲阜师范大学 工学院, 日照, 276826,宋蕊,曲阜师范大学 工学院, 日照, 276826

摘要：首先分析了磁悬浮球绕组磁力线扭曲特性，构建了含轴向和水平两自由度的磁悬浮球运动模型，采用模型转换，将系统中的匹配性和非匹配性干扰统一重构为匹配性干扰，建立新的系统状态空间方程；其次，针对悬浮气隙中气隙速度与加速度难以获取、干扰实时性观测困难的问题，提出了含干扰重构的气隙速度、加速度滑模观测器，并基于此观测器设计了滑模跟踪控制器；最后搭建含干扰重构的滑模状态观测和跟踪协同控制仿真平台，结果表明所提控制策略在动态响应速度、跟踪误差和抗干扰能力性能方面优于传统PID控制.

关键词：磁悬浮球;两自由度;匹配干扰;不匹配干扰;滑模控制;状态观测

基金资助：国家自然科学基金（61473170）；山东省重点研发计划（2018GGX104004）