CN105515451B - 一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法和装置 - Google Patents
一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法和装置，所述方法包括：步骤1：搭建磁悬浮系统的电磁铁模型为三阶非线性模型；步骤2：针对三阶非线性模型引入电流环，在使电磁铁的电流能够满足响应时间要求，同时将系统降为二阶非线性模型；步骤3：获取磁悬浮系统的状态，针对二阶非线性模型，引入基于跟踪微分器的滑模变结构控制，即根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的控制量；步骤4：调节确定控制量的跟踪微分器的参数使系统状态收敛到期望的系统状态。便于工程实现，且能够根据系统状态所处的位置不同，切换选取不同控制量，使磁悬浮系统在内部参数改变、外界干扰和内部扰动时，系统仍能够实现正常稳定悬浮，具有较强的鲁棒干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮控制领域，尤其涉及一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法和装置。
背景技术
目前，磁悬浮技术已经应用到很多领域，包括磁悬浮列车，磁悬浮轴承，磁悬浮隔振系统等领域，且在各个领域中的作用十分突出，比如磁悬浮列车打破了传统的轮轨式列车的机制，利用电磁力使得列车悬浮于轨道之上，具有噪声低、摩擦小、爬坡能力强等优势；磁悬浮轴承方面，磁力轴承的转速已经达到80000转/分，转子直径可达12米，最大承载能力为10吨，已经广泛应用于航空、航天、核反应堆等场合；磁悬浮隔振是一种新型的主动式隔振方法，由于在振源和载荷之间用主动控制的磁场支撑，使得振源和载荷之间完全脱离机械接触，在外加主动控制的作用下，磁悬浮隔振的静态刚度和动态隔振效果可以方便进行调解。
总之，磁悬浮技术在各大领域中都起着相当重要的作用，而在磁悬浮技术中，最核心的是对磁悬浮系统的电磁铁模块施加主动悬浮控制，使得目标物能稳定悬浮。
一般磁悬浮系统主要由悬浮电磁铁、控制器、传感器等组成，如图1所示，磁悬浮系统包括电磁铁1和衔铁2，所述电磁铁1安装在安装板3上，衔铁2位于电磁铁1下方， 衔铁2与电磁铁1之间存在间隙。
在电磁铁线圈绕组中通以一定大小的电流会产生电磁力，通过控制这个电流的大小，使该点负载的重力G与此电磁力Fe平衡。
在磁浮列车、磁浮轴承、磁浮式定位平台等系统中对其在运行过程中保证系统在悬浮方向上的稳定悬浮具有很高的要求。
而磁悬浮系统在产生垂向运动过程中主要存在以下几个方面的问题：1）负载扰动干扰，在磁浮列车系统中，列车的载客负载随着时间在不断的改变；在高精密微加工领域，主要利用精密定位平台的运动机构承载目标，随着承载目标的转换与改变，系统也不断受到负载扰动的干扰；故一般的磁悬浮系统在运动过程中，负载的扰动变化对系统来说是一个较大的外界扰动；2）模型内部参数摄动，在一般的磁悬浮系统在运动过程中，电磁铁模块必然会产生热量，这些热量产生会导致模型内部的参数，包括电阻、电感的变化过程，从而使得模型参数具有不确定性，加之如果模型建立不精确的情况下，这种参数摄动可能引起系统未建模动态产生作用，进一步影响系统的稳定性与控制精度；3）测量噪声，在运动平台如磁浮列车、精密定位平台等的运动过程中，系统利用电涡流传感器实时测量电磁铁与目标位置之间的悬浮高度作为反馈量，在传感器工作过程中，不可避免会存在测量噪声的干扰，当系统运行环境变化时，这种测量噪声对控制精度的影响是较大的。
因此，如何才能在存在磁悬浮系统内部参数改变、外界干扰和内部扰动时，磁悬浮系统仍能够实现正常稳定悬浮，具有较强的鲁棒干扰能力，成为本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法和装置，其能够在存在磁悬浮系统内部参数改变、外界干扰和内部扰动时，磁悬浮系统仍能够实现正常稳定悬浮，具有较强的鲁棒干扰能力。
为解决上述技术问题，本发明提供一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：搭建磁悬浮系统的等效电磁铁模型为三阶非线性模型；
步骤2：针对三阶非线性模型引入电流环，在使电磁铁的电流能够满足响应时间要求，同时将系统降为二阶非线性模型；
步骤3：获取磁悬浮系统的状态，针对二阶非线性模型，引入基于跟踪微分器的滑模变结构控制，即根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的控制量；
步骤4：调节确定控制量的跟踪微分器的参数使系统状态收敛到期望的系统状态。
优选的，将步骤2中所述二阶非线性模型定义为公式（1）：
（1）
其中，x1和x2组成相平面，相平面上的任意点为M(x1,x2)，h为离散步长，r为u（k）的选取范围。
优选的，将步骤3中开关曲线定义为公式（2）：
（2）
将近似线性跟踪微分器定义为公式（3）：
（3）
其中，为控制量，d，a0，a，Sy，Sz，y，z都是中间变量无具体的含义。
优选的，所述将二阶非线性模型根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的近似线性跟踪微分器的控制量具体为：
当系统状态在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区内，选取两步可达控制量定义为公式（4）：
（4）
若系统状态点在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区Ωr外的点，选取变号控制量定义为公式（5）：
（5）
优选的，所述步骤4中，调节的参数为快速因子c1和滤波因子c2。
本发明还提供了一种磁悬浮系统的滑模变结构控制装置，包括模型搭建模块，电流环模块、处理模块和参数调节模块，其中：
模型搭建模块，用于搭建磁悬浮系统的等效电磁铁模型为三阶非线性模型；
电流环模块，用于针对将模型搭建模块生成的三阶非线性模型引入电流环，在使电磁铁的电流能够满足响应时间要求，同时将系统降为二阶非线性模型；
处理模块，用于获取磁悬浮系统的状态，针对二阶非线性模型，引入基于跟踪微分器的滑模变结构控制，即根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的控制量；
参数调节模块，用于调节处理模块中确定控制量的跟踪微分器的参数使系统状态收敛到期望的系统状态。
优选的，将电流环模块中所述二阶非线性模型定义为公式（1）：
（1）
其中，x1和x2组成相平面，相平面上的任意点为M(x1,x2)，h为离散步长，r为u（k）的选取范围。
优选的，将处理模块中开关曲线定义为公式（2）:
（2）
将近似线性跟踪微分器定义为公式（3）：
（3）
其中，为控制量，d，a0，a，Sy，Sz，y，z都是中间变量无具体的含义。
优选的，所述将二阶非线性模型根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的近似线性跟踪微分器的控制量具体为：
当系统状态在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区内，选取两步可达控制量定义为公式（4）：
（4）
若系统状态点在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区Ωr外的点，选取变号控制量定义为公式（5）：
（5）
优选的，所述参数调节模块中调节的参数为快速因子c1和滤波因子c2。
本发明提供的一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法和装置便于工程实现，且能够根据系统状态所处的位置不同，切换选取不同控制量，使磁悬浮系统在内部参数改变、外界干扰和内部扰动时，磁悬浮系统仍能够实现正常稳定悬浮，具有较强的鲁棒干扰能力。
附图说明
图1悬浮系统等效的电磁铁模型示意图；
图2为本发明提供的一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法的流程图；
图3a 是存在间隙干扰时本发明提供的控制方法应用于控制对象之后的效果图；
图3b 是存在间隙干扰时现有的PID控制方法应用于该系统后的效果图；
图4a是存在负载干扰时本发明控制控制方法应用于控制对象之后的效果图；
图4b 是存在负载干扰时现有的PID控制方法应用于该系统后的效果图；
图5a为三种跟踪微分器跟踪信号性能对比图；
图5b为三种跟踪微分器微分信号提取能力对比图；
图6为本发明提供的一种磁悬浮系统的滑模变结构控制装置结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参见图2，图2为本发明提供的一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法的流程图。
一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：搭建磁悬浮系统的等效电磁铁模型为三阶非线性模型。
磁悬浮系统一般磁悬浮系统主要由悬浮电磁铁、控制器、传感器等组成，故一般将磁悬浮系统等效为电磁铁模型，而后搭建磁悬浮系统的电磁铁模型为三阶非线性模型
步骤2：针对三阶非线性模型引入电流环，在使电磁铁的电流能够满足响应时间要求，同时将系统降为二阶非线性模型；
针对三阶非线性模型引入电流环，即对电磁铁线圈利用周期性方波给出一个对应的电压控制量，此时可以检测出电磁铁线圈中的电流上升时间，并将电流上升时间反馈调节方波的周期，使电流上升的时间在规定的时间之内。
使电磁铁的电流能够快速响应控制电压的变化，减少系统的迟滞，同时达到将三阶非线性模型降为二阶非线性模型的目的。
优选的，调节参数为kc1、kc2，其中kc1=20，kc2=0.5。
其中kc1和kc2两个合起来的作用是调节电流环的时间常数，希望其能够减低，使得引入电流环后，系统能够降阶段。
步骤3：获取磁悬浮系统的状态，针对二阶非线性模型，引入基于跟踪微分器的滑模变结构控制，即根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的控制量；
针对降阶后的二阶非线性模型采用近似线性跟踪微分器的滑模变结构控制，通过磁悬浮系统的状态，然后根据磁悬浮系统的状态位于开关曲线的不同位置来选取不同的控制量。
步骤4：调节确定控制量的跟踪微分器的参数使系统状态收敛到期望的系统状态。
调节确定控制量的跟踪微分器的参数使系统滑动到滑模面后顺着滑模面收敛到期望的系统状态。
上述实施例中的采用近似线性跟踪微分器的滑模变结构控制便于工程实现，且能够根据系统状态所处的位置不同，切换选取不同控制量，使磁悬浮系统在内部参数改变、外界干扰和内部扰动时，磁悬浮系统仍能够实现正常稳定悬浮，具有较强的鲁棒干扰能力。
以下根据实际系统的具体参数，通过仿真来对比PID控制方法与采用近似线性跟踪微分器的滑模变结构控制方法在相同仿真条件下得到的悬浮间隙来验证基于跟踪微分器的滑模控制方法的有效性。
参见图3和图，图3a 是存在间隙干扰时本发明提供的控制方法应用于控制对象之后的效果图，图3b 是存在间隙干扰时现有的PID控制方法应用于该系统后的效果图，图4a是存在负载干扰时本发明控制控制方法应用于控制对象之后的效果图，图4b 是存在负载干扰时现有的PID控制方法应用于该系统后的效果图。
通过对系统加入干扰来验证该控制策略的鲁棒抗干扰能力。
图3所示为当对给定间隙在1S -2S施加干扰时，在PID控制方法与滑模控制方法下得到的悬浮间隙；图4所示为在时间2S处改变系统总负载的20%时，在PID控制方法与滑模控制方法作用下得到的悬浮间隙。
当系统内部参数改变，间隙信号存在干扰信号以及当系统存在负载扰动干扰的情况下，对磁浮式定位平台的悬浮系统引入基于跟踪微分器的滑模控制策略，悬浮系统仍能够实现正常稳定悬浮，具有较强的鲁棒抗干扰能力。
具体地，由图3所示，当对系统在1S-2S内施加符号函数与白噪声复合干扰时，系统在滑模控制策略下几乎无振荡的稳定在4mm处，其偏离值小于±0.001mm，满足对系统稳定悬浮的要求；而当系统在PID控制作用下，系统迅速发生振荡甚至发散现象，由此说明基于跟踪微分器的滑模变结构控制在悬浮系统中具有很强的鲁棒抗干扰能力。
同理，由图4可以看出，当系统负载发生改变时，在滑模控制作用下，系统能够在0.5S迅速稳定下来，且其稳定后的偏离值小于±0.001mm，而当系统在PID控制作用下，系统发生一定程度上的振荡现象，不能够较小的时间内恢复稳定。
通过对比，可以得出以下结论：基于跟踪微分器的滑模变结构控制在该系统中比PID控制策略具有更强的鲁棒抗干扰能力。
以下对采用线性跟踪微分器的滑模变结构控制进行详细说明。
参见图5，图5a为三种跟踪微分器跟踪信号性能对比图；图5b为三种跟踪微分器微分信号提取能力对比图。
滑模变结构控制的方法有很多种，目前的非线性跟踪微分器算法结构复杂，难以在实际系统中加以运用。
将上述实施例中步骤2中所述二阶非线性模型离散化后定义为公式（1）：
（1）
其中，x1和x2组成相平面，相平面上的任意点为M(x1,x2)，h为离散步长，r为u（k）的选取范围。
将步骤3中开关曲线定义为公式（2）:
（2）
将近似线性跟踪微分器定义为公式（3），记为Nesfast3ex公式：
（3）
其中，为控制量，d，a0，a，Sy，Sz，y，z都是中间变量无具体的含义。
当系统状态在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区内，选取两步可达控制量定义为公式（4）：
（4）
若系统状态点在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区Ωr外的点，选取变号控制量定义为公式（5）：
（5）
当系统状态在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区内，用公式（4）替换公式（3）中的最后一行的控制量公式，若系统状态点在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区Ωr外的点，用公式（5）替换公式（3）中的最后一行的控制量公式。
在此之前，曾提出过其他跟踪微分器，将公式（6）记作Fhan，公式（7）记作Levant，具体为：
（6）
（7）
参见图4，对Fhan、Levant以及Newfast3ex三种跟踪微分器进行比较。
给定信号为，取h=0.005，c1=200，c2=5，ω=3，其中，c1为快速因子，c2为滤波因子，快速因子c1和滤波因子c2为Sy和Sz推导过程中涉及到的中间变量，ω为干扰噪声频率，γ(t)为强度为0.001的均匀分布的白噪声。
三种跟踪微分器Fhan、Levant以及Newfast3ex对上述信号的跟踪及微分信号进行分析比较。
在输入信号存在噪声的情况，Levant跟踪微分器对信号的跟踪与微分信号的提取均存在较大误差，且颤振较为严重，而Newfast3ex跟踪微分器比较接近Fhan跟踪微分器。
在一定程度上可认为，跟踪微分器Levant得到的微分信号在实际系统中是无法利用。
跟踪微分器Newfast3ex不存在复杂的根号运算，且能方便地改变特征点来改变边界，从而提高信号跟踪及微分提取能力，便于实际工程应用。
对一般的连续二阶非线性不确定系统构造李雅普诺夫函数来证明采用近似线性跟踪微分器的滑模变结构控制方法即Newfast3ex的稳定性问题。
一个非线性的含有不确定性的二阶系统如下：
（8）
其中d是一个关于状态变量和时间t的一个不确定性量且满足有界性条件。
假设系统的状态是完全可测的，要求系统的状态输出x1能够跟踪给定信号v(t)。
对于公式（8）中二阶系统，其以原点为终点的快速最优控制综合函数，即滑模控制量为：
（9）
相应的开关曲线为：
（10）
关于滑模函数的李雅普诺夫(Lyapunov)函数为：
其中：V是Lyapunov函数规定的一个变量，用于表征系统的总的能量，s 是系统的状态集合。
（11）
将（9）式代入（10）式得到：
（12）
其中，η为不确定性量。
此时可以推导得到：
（13）
以下将分别从以下两个方面来证明：
当点M(x1,x2)位于开关曲线上方，此时 ，而
此时由 ，得到：
（14）
显然，当
（15）
就有：
（16）
（2）当点M(x1,x2)横穿x1轴线，进入x1下方。
此时 ，因而有：
（17）
因而只要
（18）
（19）
即可证明滑模控制是稳定的，必然在有限的时间内到达滑模面。
同理可以证明滑模面下方的情形。
再进一步的方案中，在步骤4中调节的参数为快速因子c1和滤波因子c2，其中快速因子c1和滤波因子c2为公式（3）中Sy和Sz推导过程中涉及到的中间变量。
调节的参数为快速因子c1和滤波因子c2。
选择多大的快速因子取决于受控对象的承受能力和提供的控制能力。
优选的，跟踪微分器的快速因子取值为150，滤波因子的取值为5。
参见图6，图6为本发明提供的一种磁悬浮系统的滑模变结构控制装置结构框图。
本发明还提供了一种磁悬浮系统的滑模变结构控制装置，包括模型搭建模块110，电流环模块120、处理模块130和参数调节模块140，其中：
模型搭建模块110，用于搭建磁悬浮系统的等效电磁铁模型为三阶非线性模型；
电流环模块120，用于针对将模型搭建模块110生成的三阶非线性模型引入电流环，在使电磁铁的电流能够满足响应时间要求，同时将系统降为二阶非线性模型；
处理模块130，用于获取磁悬浮系统的状态，针对二阶非线性模型，引入基于跟踪微分器的滑模变结构控制，即根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的控制量；
参数调节模块140，用于调节处理模块130中确定控制量的跟踪微分器的参数使系统状态收敛到期望的系统状态。
磁悬浮系统一般磁悬浮系统主要由悬浮电磁铁、控制器、传感器等组成，故一般将磁悬浮系统等效为电磁铁模型，而后在模型搭建模块110搭建磁悬浮系统的电磁铁模型为三阶非线性模型。
电流环模块120，用于针对三阶非线性模型引入电流环，即对电磁铁线圈利用周期性方波给出一个对应的电压控制量，此时可以检测出电磁铁线圈中的电流上升时间，并将电流上升时间反馈调节方波的周期，使电流上升的时间在规定的时间之内。
使电磁铁的电流能够快速响应控制电压的变化，减少系统的迟滞，同时达到将三阶非线性模型降为二阶非线性模型的目的。
处理模块130中针对降阶后的二阶非线性模型采用近似线性跟踪微分器的滑模变结构控制，通过磁悬浮系统的状态，然后根据磁悬浮系统的状态位于开关曲线的不同位置来选取不同的控制量。
参数调节模块140中调节确定控制量的跟踪微分器的参数使系统滑动到滑模面后顺着滑模面收敛到期望的系统状态。
优选的，调节参数为kc1、kc2，其中kc1=20，kc2=0.5。
其中kc1和kc2两个合起来的作用是调节电流环的时间常数，希望其能够减低，使得引入电流环后，系统能够降阶段。
上述实施例中的采用近似线性跟踪微分器的滑模变结构控制便于工程实现，且能够根据系统状态所处的位置不同，切换选取不同控制量，使磁悬浮系统在内部参数改变、外界干扰和内部扰动时，磁悬浮系统仍能够实现正常稳定悬浮，具有较强的鲁棒干扰能力。
以下对采用线性跟踪微分器的滑模变结构控制进行详细说明。
将上述实施例中电流环模块120中所述二阶非线性模型离散化后定义为公式（1）：
（1）
其中，x1和x2组成相平面，相平面上的任意点为M(x1,x2)，h为离散步长，r为u（k）的选取范围。
将处理模块130中开关曲线定义为公式（2）:
（2）
将近似线性跟踪微分器定义为公式（3），记为Newfast3ex公式：
（3）
其中，为控制量，d，a0，a，Sy，Sz，y，z都是中间变量无具体的含义。
当系统状态在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区内，选取两步可达控制量定义为公式（4）：
（4）
若系统状态点在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区Ωr外的点，选取变号控制量定义为公式（5）：
（5）
当系统状态在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区内，用公式（4）替换公式（3）中的最后一行的控制量公式，若系统状态点在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区Ωr外的点，用公式（5）替换公式（3）中的最后一行的控制量公式。
再进一步的方案中，在参数调节模块140中调节的参数为快速因子c1和滤波因子c2，其中快速因子c1和滤波因子c2为公式（3）中Sy和Sz推导过程中涉及到的中间变量。
调节的参数为快速因子c1和滤波因子c2。
选择多大的快速因子取决于受控对象的承受能力和提供的控制能力。
优选的，跟踪微分器的快速因子取值为150，滤波因子的取值为5。
以上对本发明所提供的一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法和装置进行了详细介绍。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：搭建磁悬浮系统的等效电磁铁模型为三阶非线性模型；
步骤2：针对三阶非线性模型引入电流环，在使电磁铁的电流能够满足响应时间要求，同时将系统降为二阶非线性模型；
步骤3：获取磁悬浮系统的状态，针对二阶非线性模型，引入基于跟踪微分器的滑模变结构控制，即根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的控制量；
步骤4：调节确定控制量的跟踪微分器的参数使系统状态收敛到期望的系统状态。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮系统的滑模变结构控制方法，其特征在于，将步骤2中所述二阶非线性模型定义为公式（1）：
（1）
其中， x1和x2组成相平面，相平面上的任意点为M(x1,x2)，h为离散步长，r为u（k）的选取范围，u为控制量。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮系统的滑模变结构控制方法，其特征在于，将步骤3中开关曲线定义为公式（2）：
（2）
将近似线性跟踪微分器定义为公式（3）：
（3）
其中， d，a0，a，Sy，Sz，y，z都是中间变量无具体的含义。
4.根据权利要求3所述的磁悬浮系统的滑模变结构控制方法，其特征在于，二阶非线性模型根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的近似线性跟踪微分器的控制量具体为：
当系统状态在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区选取两步可达控制量定义为公式（4）：
（4）
若系统状态点在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区Ωr外的点，选取变号控制量定义为公式（5）：
（5）。
5.根据权利要求4所述的磁悬浮系统的滑模变结构控制方法，其特征在于，所述步骤4中，调节的参数为快速因子c1和滤波因子c2。
6.一种磁悬浮系统的滑模变结构控制装置，其特征在于包括模型搭建模块，电流环模块、处理模块和参数调节模块，其中：
模型搭建模块，用于搭建磁悬浮系统的等效电磁铁模型为三阶非线性模型；
电流环模块，用于针对将模型搭建模块生成的三阶非线性模型引入电流环，在使电磁铁的电流能够满足响应时间要求，同时将系统降为二阶非线性模型；
处理模块，用于获取磁悬浮系统的状态，针对二阶非线性模型，引入基于跟踪微分器的滑模变结构控制，即根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的控制量；
参数调节模块，用于调节处理模块中确定控制量的跟踪微分器的参数使系统状态收敛到期望的系统状态。
7.根据权利要求6所述的磁悬浮系统的滑模变结构控制装置，其特征在于，将电流环模块中所述二阶非线性模型定义为公式（1）：
（1）
其中， x1和x2组成相平面，相平面上的任意点为M(x1,x2)，h为离散步长，r为u（k）的选取范围，u为控制量。
8.根据权利要求7所述的磁悬浮系统的滑模变结构控制装置，其特征在于，将处理模块中开关曲线定义为公式（2）:
（2）
将近似线性跟踪微分器定义为公式（3）：
（3）
其中， d，a0，a，Sy，Sz，y，z都是中间变量无具体的含义。
9.根据权利要求8所述的磁悬浮系统的滑模变结构控制装置，其特征在于，二阶非线性模型根据系统状态位于开关曲线的不同位置采取不同的近似线性跟踪微分器的控制量具体为：
当系统状态在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区内，选取两步可达控制量定义为公式（4）：
（4）
若系统状态点在相平面上的点M(x1,x2)落在两步可达区Ωr外的点，选取变号控制量定义为公式（5）：
（5）。
10.根据权利要求9所述的磁悬浮系统的滑模变结构控制装置，其特征在于，所述参数调节模块中调节的参数为快速因子c1和滤波因子c2。
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