基于积分控制和降阶观测器的磁悬浮系统控制方法

《IEEE Latin America Transactions》：Integral Action and Reduced-Order Observer-Based Control for a Magnetic Levitation System

　　

摘要：

本文介绍了一种基于成熟线性控制技术的单传感器控制架构在非线性磁悬浮系统中的实验实现与验证。其主要贡献在于证明了仅通过位置测量即可实现精确的悬浮控制，从而简化了传感硬件并降低了实现成本，相比传统的多传感器方法更具实用性。在线性二次调节器（LQR）框架中加入了积分作用项，以确保在阶跃型参考变化下稳态误差为零。控制器与观测器动态之间的分离原理保证了整个闭环系统的稳定性。该设计在Quanser磁悬浮平台上进行了实验验证，实现了较低的稳态位置误差和电流估计误差。实验结果表明，单传感器架构具有实际可行性，位置误差可控制在0.35毫米以下，并证实了经典LQR控制技术与降阶观测器技术可以有效集成，以实现经济高效的磁悬浮控制。