磁悬浮技术是一种新兴的机电一体化技术。单自由度的混合磁悬浮球控制系统,是研究磁悬浮技术的基础。其中的控制器是磁悬浮控制系统中至关重要的一环,其性能的好坏直接关系到磁悬浮产品能否应用。由于磁悬浮系统的不稳定性和非线性,需要通过模拟控制器或数字控制器对其进行稳定控制。 本文以磁悬浮地球仪为背景,介绍了混合磁悬浮球控制系统的组成及工作原理,在此基础上,通过理论和实验的方法建立了磁浮系统的模型,并通过在平衡点附近线性化建立了对应的磁悬浮线性系统模型,得到了系统的传递函数。在此基础上,分析了系统的稳定性,设计了系统的PID控制器并采用MATLAB软件进行了仿真。并对模糊PID控制器做了初步研究。 本论文介绍了一套基于PD控制的模拟控制混合磁悬浮系统,并通过实验实现了地球仪的稳定悬浮；接着,本论文采用美国TI(Texas Instruments)公司的C2000系列产品中目前最新、运算速度最快的定点DSP芯片/TMS320F2812作为磁悬浮系统数字控制器的CPU设计了悬浮数字控制系统。其中DSP的功能包括信号采集、信号处理以及运算结果输出等。用C语言和汇编语言混合编写了磁悬浮数字控制器的软件,围绕F2812DSP设计了磁悬浮控制器的硬件电路。系统主要使用DSP的A/D模块和事件管理器模块(EV)输出控制驱动电路的PWM调制波,采用工业上应用广泛的PID控制策略进行了悬浮调试实验。