王军晓,陈林杰,俞 立

(浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州 310023)

1 引言

磁悬浮是一种通过非接触模式悬挂物体的技术,该技术消除了系统中运动部件和静止部件之间的机械接触,因此它具有无摩擦、无磨损、无噪音等优点[1].目前,磁悬浮技术在工业领域得到了广泛的应用,如高速磁悬浮列车、磁悬浮轴承、磁悬浮储能飞轮、磁悬浮直线电动机[2-5].然而,磁悬浮系统是一个典型的强非线性,开环不稳定系统,且易受外部干扰的影响,这使得磁悬浮系统的高性能控制成为一个挑战.为此,学者们在磁悬浮系统的控制策略上做了大量的探索和研究,如比例-积分-微分(proportion integral differential,PID)控制[6]、自抗扰控制[7]、滑模控制[8]等,这些方法在不同方面提高了磁悬浮系统的控制性能.

模型预测控制(model predictive control,MPC)不仅可以通过滚动优化获得令人满意的控制性能,而且还具有显示处理约束的能力[9-11],使其成为继PID控制之后在控制工程中获得广泛应用和认可的先进控制技术之一[12].目前,模型预测控制已成功应用于汽车[13]、地铁[14]、电机[15]等领域.但是,系统模型不确定性和外部干扰总是给闭环控制性能产生不良影响,而包括模型预测控制在内的许多先进控制算法仍是通过经典的反馈控制设计来抑制扰动的影响,这就导致了闭环系统不得不在牺牲其它控制性能的前提下提高抗扰动性能[16-17].积分模型预测控制(integral model predictive control,IMPC)[18]常被用来抑制干扰和模型不确定性,该方法通过将状态方程改写为增量形式引入……