随着现代工业的发展,人们对搬运技术的性能要求越来越苛刻,尤其是在高温、高压、噪音、粉尘及污染的场合,使用传统的搬运技术已无法满足要求,所以提出了“无接触式搬运”。由于磁悬浮技术具有无接触、无摩擦、无污染等多种优点,因此将磁悬浮技术作为研制无接触式搬运的技术方案可行性大。本文正是针对无接触式搬运技术研究设计一套单自由度的磁悬浮搬运系统。首先,在分析磁悬浮系统工作原理及系统组成的基础上,设计一套磁悬浮球实验系统。从系统的物理模型出发,建立系统的数学模型并线性化处理,进而推导出开环系统的传递函数和系统状态空间方程。采用MATLAB/Simulink建立了系统的仿真模型,利用MATLAB设计系统PID控制器,分别利用积分分离PID算法、不完全微分PID算法、带死区PID算法及综合改进的算法对系统模型进行了仿真比较。仿真结果证明系统在理论上是可行的。第二,针对磁悬浮球系统设计一款数字开关功率放大器。提出一种利用MATLAB/Simulink的PSB(Power System Block)工具箱建模的方法。开关功放的仿真结果验证了系统的可行性。开关功放采用半桥式拓扑结构,上位机采用LabVIEW图形化编程语言,实现数字PID控制算法,通过数据采集卡输出可变脉宽的PWM脉冲信号来控制半桥电路。最终功率放大器实验结果与仿真结果接近,能够稳定驱动电磁铁。第三,设计位置、电流双闭环PID控制器。采用霍尔电流传感器反馈电磁铁线圈中的电流信号,形成内部电流环;采用激光位移传感器检测被控对象的位置信号,形成外部位置环。采用双闭环PID控制器可以使系统动态跟随性能得到明显改善。最后,利用LabVIEW软件设计实现磁悬浮系统的实时控制,通过NI公司生产的PCI-6221数据采集卡与外部系统相连,利用数据采集卡采集传感器反馈回的位置信号及线圈的电流信号,数据采集卡再将采集到的实时信息反馈给上位机,经过控制器输出电压给开关功率放大器,实现系统的实时控制。从而最终实现了钢球的稳定悬浮。