基于改进观测器的电磁悬浮系统非线性反步控制

来源：振动与冲击杂志2026年第3期北京时间：

作者：李勇群，，吴洪涛，，秦耀，，杨杰yj_yccf，，胡海林，

单位：1.江西理工大学电气工程与自动化学院， 江西 赣州341000；2.江西理工大学磁浮轨道交通装备江西省重点实验室， 江西 赣州341000

摘要：针对电磁悬浮系统存在的模型不确定性和内外部干扰等因素引起的控制精度降低问题，提出一种基于偏差改进线性扩张状态观测器(linear extended state observer, LESO)的非线性反步控制(nonlinear backstepping control, NBC)方法。以单点电磁悬浮F轨为被控对象，建立单点电磁悬浮系统的非线性模型，将系统内外部扰动及未建模动态定义为总扰动。在既有偏差改进 LESO (error LESO, eLESO) 的研究基础上，采用反步设计思想，结合系统的非线性模型和eLESO的扰动估计，基于Lyapunov稳定性理论推导出基于<span>eLESO的</span>具有扰动补偿的非线性反步控制器(eLESO-NBC)，实现各级子系统的镇定。在单点电磁悬浮F轨试验装置上对所提控制方法进行验证，并与NBC及LESO-NBC进行对比。试验结果表明，所提控制方法保留了NBC的快速响应特性，在面对阶跃扰动时，相较于LESO-NBC，调节时间缩短654%，超调量减少369%。<br>

关键词：电磁悬浮系统； 偏差控制原理； 反步控制； 观测精确度； Lyapunov