磁悬浮技术是一种利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的自动控制技术。它是典型的机电一体化技术,具有无摩擦、无磨损、寿命长、功耗低和噪声小等特点,在近半个多世纪内得到了长远发展和广泛应用。本文对固高公司的单自由度磁悬浮系统进行了分析,建立了系统数学模型,基于传统PID控制器设计了变参数PID控制器和单神经元PID控制器,根据系统不确定性又设计了H∞鲁棒控制器。本文首先分析了磁悬浮系统的工作原理及基本构成,建立了系统的非线性模型,分别利用基于平衡点展开的线性化和直接反馈线性化方法对系统模型进行了线性化处理,得到系统的线性模型。本文所研究的磁悬浮系统仿真模型为基于平衡点展开的线性化模型。本文在传统PID控制器基础上,基于一定的参数变化规则,在MATLAB的Simulink环境下设计了变参数PID控制器；由于人工神经元具有自学习和自适应能力、结构简单和易于计算等特点,设计了基于有监督Hebb学习规则的单神经元PID控制器；为防止单神经元PID控制器的控制量输出过大,在加权系数的调整中引入二次型性能指标,又设计了基于二次型性能指标的单神经元PID控制器。仿真结果表明,所设计的变参数PID控制器和单神经元PID控制器均比传统的PID控制器控制效果好,系统动态性能得以提高,适应性增强。本文利用H∞控制理论的混合灵敏度方法,根据加权函数的选择原则,选择合适的加权函数,设计出了使系统稳定且有良好鲁棒性的H∞控制器。通过计算机仿真,将H∞控制器和前面所设计的PID控制器控制效果进行了对比。仿真结果表明,小球实现稳定悬浮,系统在H∞控制下的动态性能进一步提高,抗干扰能力也得到增强。