磁浮球系统的全局快速滑模控制Global Fast Sliding Mode Control of Magnetic Levitation Ball System
方线伟,张井岗,赵志诚
摘要(Abstract)：
磁浮球系统是典型的非线性和不确定系统,是研究其它多自由度磁悬浮系统的基础。由于系统具有开环不稳定性,需要设计控制器使其达到稳定状态。为了消除滑模控制中的"抖振"现象,在滑模面函数设计时引入非线性函数,提出了全局快速滑模控制策略。全局快速滑模控制无切换项,可以有效消除抖振,并使系统在滑模面上的跟踪误差在有限的时间内到达零点。仿真与实验表明,该控制器能使系统在较短时间内达到稳定状态,并对外部干扰具有较强鲁棒性。
关键词(KeyWords)： 磁浮球系统;滑模控制;全局快速滑模控制;鲁棒性
基金项目(Foundation): 山西省自然科学基金项目(2012011027-4)
作者(Author): 方线伟,张井岗,赵志诚
参考文献(References)：
- [1]KHAMESEE M,KATO N,NOMURA Y.Design and control of a microrobotic system using magnetic levitation[J].IEEE ASMETransactions Mechatron,2002,7(1):1-14.
- [2]上官霞南,江东,顾玉武,等.混合磁悬浮球系统变参数PID控制仿真[J].哈尔滨理工大学学报,2007,2(2):31-34.
- [3]唐会娟,谢佩章.基于改进专家PID和预整定Smith预估控制器的磁悬浮球系统的网络控制仿真[J].控制理论与应用,2009,28(4):14-17.
- [4]AL-MUTHAIRI N F,ZRIBI M.Sliding mode control of a magnetic levitation system[J].Mathematical Problems in Engineering,2004(2):93-107.
- [5]许良琼,陆新江,李群明.模糊PID控制在磁悬浮平台中的应用[J].中南大学学报:自然科学版,2005,36(4):631-636.
- [6]张静,姚小伟,武俊峰.磁悬浮系统的模糊控制研究[J].哈尔滨理工大学学报,2007,11(6):1-4.
- [7]李群明,朱伶,徐震.磁悬浮球的鲁棒控制器设计[J].中南大学学报,2007,38(5):922-927.
- [8]朱婉婷,陈今润,艾建生.磁悬浮控制系统的建模与仿真研究[J].计算机仿真,2008,25(10):250-253.
- [9]胡业发,郭建光.大型磁悬浮地球仪控制系统的研究[J].武汉理工大学学报,2010,32(1):35-38.
- [10]何朕,王毅,孟范伟,等.磁悬浮系统Bode定理的应用[J].电机与控制学报,2007,11(3):253-256.
- [11]WANG L M,CHEN J C,ZHENG H.Global Fast Terminal Sliding Mode Control for Direct Drive XY Table by Permanent Mag-net Linear Synchronous Motor[C]∥Chinese Control and Decision Conference.Mianyang,China,2011:1221-122.
- [12]沈艳霞,纪志成.基于CMEXS-函数永磁同步电机控制系统仿真建模研究[J].系统仿真学报,2005,17(8):1820-1825.
- [13]郑剑飞,冯勇,陆启良.永磁同步电机的高阶终端滑模控制方法[J].控制理论与应用,2009,26(6):697-700.