单点混合磁悬浮系统的自抗扰控制仿真研究

电磁永磁混合悬浮技术比常导磁悬浮技术具有显著的节能优势。然而，由于永磁材料存在非线性特性，且实际工程应用中时常面临扰动突变与磁场变化等现象，因而提高了混合悬浮系统的抗扰动能力与控制精度要求。以单点磁-电混合悬浮球为研究对象，依据单自由度的简化结构，构建混合悬浮球的动力学模型并分析混合悬浮系统处于欠稳定状态。针对混合悬浮球系统的非线性、悬浮精度要求高与悬浮参数摄动等特点，设计基于Levant微分器的自抗扰控制算法，将Levant微分器安排在过渡过程可实现兼顾响应的快速性与滤波能力的同时简化控制器结构，一定程度上降低了调参难度。分析并验证基于Levant微分器的自抗扰控制算法在稳定性、冗余性、适应性和鲁棒性方面的优越性。仿真结果表明：相比于PID算法，基于Levant微分器的自抗扰控制算法可实现在超调量较小的情况下具备较快的响应速度、较强的抗扰动能力、适应性以及鲁棒性，由此为未来实现“永磁材料为基础，电磁控制为手段”的工程实践提供理论基础，进一步促进将自抗扰控制算法实践于混合悬浮技术的工程化应用中。

Simulating active disturbance-resistantcontrol of single-point hybrid magnetic suspension system