张怡，周志峰，薛永平，董浩

（201620 上海市 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院）

0 引言

随着悬浮控制技术不断发展和完善，其在现代制造业生产上的应用更加成熟广泛，特别是在控制和环境上有特殊要求的自动化控制生产领域。悬浮控制技术使被控对象处于无接触的悬浮状态[1]，与其组成的悬浮控制工作平台具有无摩擦、精度高、运行速度快、污染度低等特点[2]。

目前关于悬浮技术的研究有很多，张弛[3]等依据磁性小球悬浮控制系统设计了一种双线性霍尔传感器结构弥补了单线悬浮位置信息不足的情况；严博丰[4]对磁悬浮球形感应电机的特性进行了分析与结构优化；罗星[5]就气悬浮平台定位研究了改进型智能PID 控制。然而，对于气悬浮高度控制研究较少，本文以乒乓球为气悬浮球对象。乒乓球具有质量轻、容易受到扰动的特点，因此对控制系统稳定性有较高要求。根据悬浮球运动形式，对其高度控制进行研究，搭建悬浮球试验平台，并对比位置式PID 控制与模糊PID 控制仿真与实际效果，提高悬浮球高度控制模型性能。

1 悬浮球数学模型建立

1.1 悬浮系统原理与建模

悬浮装置中的小球在受到底部风机提供的气流力达到悬浮临界点时开始上升，并通过调试风速使其保持在设定高度，不再上下浮动，此时达到平衡状态。未平衡时小球不仅受自身向下的重力FW作用，同时还受向上的浮力F、牵引力FQ以及惯性力FG的作用，如图1 所示。处在平衡状……