基于改进跟踪微分器的电磁悬浮控制系统研究

在电磁悬浮(EMS)控制系统中，如何实现间隙及间隙微分信号的有效提取是提升系统控制性能的关键问题。针对当前跟踪微分器(TD)存在的综合控制函数形式复杂、参数整定繁琐、输出存在抖振等问题，设计了一种改进的非线性跟踪微分器，旨在提升传感器信号的提取质量。首先通过引入反平方根函数与终端吸引子函数，设计了新型的跟踪微分器。之后应用稳定性理论对改进跟踪微分器的收敛性进行验证，并通过扫频测试进行频域特性分析，明确了该跟踪微分器的参数整定原则。最后进行了闭环控制系统仿真与实物验证，结果表明，ISRU-TD相对于其他3种TD方法在稳态误差方面表现出显著优势。输出位置信号的稳态误差减小了92.58%,相对于ATD减小了18.18%,相对于Fhan-TD减小了42.55%,而与HSTD相比则增加了3.7%。此外，ISRU-TD使输出位置信号的调节时间显著减小，相对于ATD减小了38.68%,相对于Fhan-TD减小了61.99%,相对于HSTD减小了58.06%。表明其具有出色的信号跟踪和噪声抑制能力。