Abstract
本文建立一套垂直方向運動的磁浮懸挂系統機構，以微電腦為控制器，光纖距離感測器為距離量測元件，並使用線性功率放大器驅動電磁線圈，進行磁浮系統位置控制之研究與實驗。同時，利用可變結構控制理論，設計控制法則。首先，將系統模型線性化，接著估計此系統模型之參數變化範圍，最後，採用穩健性強的可變結構控制理論，設計出一適當的控制法則，使系統能具有忍受系統參數變化的能力。控制法則之計算，採用整數運算，並處理溢位，計簡單快速。回授信號則僅採用位移量，以簡化系統結構。如此，期望能建立一套穩健性強而簡單實用的磁浮系統。由實驗結果顯示，本文所建立之控制法則，對於磁浮系統之控制具有良好的強健性。並且操作範圍廣，反應快速，堪稱具有實用價值。本文設計的磁浮懸挂系統，包括垂直運動機構，電磁鐵及位置感測器之選擇與安裝，經多次測試，證實其適用性。然而，起動靡擦力尚有微量存在，致使起始反應呈延遲現象，以及移動鐵塊在側向之微小位移等尚需改善。吸引式磁浮懸挂系統，由於受控體具有非線性，不穩定及參數變動之特性，係屬不易控制之系統。本文所提出這可變結構控制法則，雖是根據簡化之線性模式建立，但利用本文之實驗系統，以微算機為控制器進行測試，結果顯示：系統反應快速，且在負載變動達144%之情況下，系統仍有高度的穩定性。可見，本文之控制方法頗具強健性，相當實用。實驗過程顯示：取樣時間之快慢影響系統反應甚大。取樣時間太快，則產生甚大的雜訊干擾；太慢則系統呈現不穩定。因此，利用離散模式分析磁浮系統，探討取樣時間的影響，係未來值得研究的問題。