近年来,虽然现有的非线性系统相关控制理论和方法发展迅速,但是仍然存在各自的局限性。由于磁悬浮系统的本质非线性和开环不稳定性,严格的状态反馈和输出反馈都不能直接应用。然而,磁悬浮技术作为一种高新技术,在交通、工业和航天领域有着广泛的应用前景。控制器的设计作为磁悬浮系统的核心内容,具有重要的理论意义与实际价值。本文针对三阶磁悬浮系统,研究了其控制器设计、稳定性分析以及仿真和实验,主要内容如下:1.基于K-filter的电压型磁悬浮系统的鲁棒自适应控制设计针对具有参数不确定性和有界外界干扰的三阶磁悬浮系统,提出了一种基于K-filter的电压型磁悬浮系统的鲁棒自适应控制器。首先对三阶磁悬浮系统进行数学模型推导,将未知参数和系统可用状态变量分离。然后通过K-filter观测器观测不可测的速度状态变量。最后结合自适应鲁棒控制技术,采用backstepping设计方法设计了稳定函数和整体控制器。利用Lyapunov函数证明了整个非线性磁悬浮系统的稳定性,并对系统的稳定性进行了严格的分析。仿真和实验结果表明,所设计的控制器对复杂参考轨迹具有良好的跟踪性能。2.基于小波神经网络的电压型磁悬浮系统的鲁棒自适应控制设计针对具有模型失配和有界外部干扰的三阶磁悬浮系统,提出了一种基于小波神经网络的电压型磁悬浮系统的鲁棒自适应控制器。首先将内容1中的非线性磁悬浮动态模型通过坐标变换对模型进行简化。速度信号可以用伪微分的形式得到,从而使整个磁悬浮系统的状态可用。然后结合自适应鲁棒技术,采用backstepping设计方法将系统分为位置误差信号子系统、速度误差子系统和加速度误差子系统,并设计了稳定函数。最后,在加速度子系统中利用中值定理和Nussbaum函数来处理非线性函数的隐式控制输入和未知控制方向的问题。利用小波神经网络和Lyapunov函数分别实现了未知非线性函数的逼近和真实控制器的设计。利用Lyapunov函数证明了整个非线性磁悬浮系统的稳定性,并对系统的稳定性进行了严格的分析。仿真和实验结果表明,所设计的控制器对复杂参考轨迹具有良好的跟踪性能。