MATLAB磁悬浮的二次最优控制系统设计(3)
磁悬浮技术从原理上来说不难以理解，但是真正将其产业化却是近几年才开始的。目前，关于磁悬浮技术的研究与开发在国内外都处于快速的发展之中。
1.2.1 磁悬浮应用方式分类
一般而言，磁悬浮可分为以下3种主要的应用方式：
(1) 感应斥力方式：此种控制方式利用了磁铁或励磁线圈和短路线圈之间的斥力，简称感应斥力方式。为了得到斥力，励磁线圈和短路线圈之间必须有相对的运动。这种方式主要应用于超导磁悬浮列车的悬浮装置上。但是，在低速时由于得不到足够的悬浮力，在低速或停止时需要有车轮来支撑车身。从原理上而言，该方式很少被应用于低速传动机构。
(2) 电磁吸引控制悬浮方式：此种控制方式利用了导磁材料与电磁铁之间的吸力，几乎绝大部分磁悬浮技术采用该技术。虽然原理上这种吸引力是一种不稳定的力，但通过控制电磁铁电流的大小，可以将悬浮气隙保持在一定数值上。随着现代控制理论的发展和驱动元器件高性能、低价格化，该方式得到了广泛应用。在此基础上也有研究人员提出了把需要大电流励磁的电磁铁部分替换成可控型永久磁铁的方案，并深入的进行了研究和开发工作。该方案可以大幅度的降低励磁损耗，甚至在额定悬浮高度时不需要能量，是一种非常值得注目的新技术。
(3) 永久磁铁斥力悬浮方式：此控制方式利用永久磁体间的斥力，一般产生斥力为1kg/cm2，所以被称为永久磁体斥力悬浮方式。当然，根据所用的磁材料的不同，其产生的斥力相应变化。但是，由于横向位移的不稳定因素，需要从力学角度来安排磁铁的位置。近年来出现了一些该方式的产品，例如日本1994年4月公布的专利中，就有关于该方式配置方案的内容。随着稀土材料的普及，该方式将会被更多的应用到各个领域。
1.2.2 磁悬浮控制方式分类
目前，磁悬浮控制应用技术分为数字控制方式和模拟控制方式。随着近年来现代控制理论的日趋成熟，同时随着计算机计算速度的飞跃提高，数字式控制方式得到越来越多的应用。与数字式控制相比，由于模拟式的控制部分为硬件构成，容易被技术人员理解、掌握和调试，并且相对价格比较低。容易实现产品化、系列化，从而在产业界得到了广泛的应用。目前的磁悬浮轴承产品大多数为模拟式控制。但是，模拟运算电路一旦制板，则无法再做根本性修正，缺乏软件的灵活性，同时也无法发挥现代控制理论中 系统等理论的强大威力。
1.3 磁悬浮技术的发展状况及展望
目前，磁悬浮技术的大规模应用主要集中在磁悬浮列车和磁悬浮轴承两方面：
（1）磁悬浮列车
磁悬浮列车以其速度快、爬坡能力强、转弯半径小及其在经济、环保等方面的优势被认为是21世纪交通工具的发展方向。1935年，有“磁悬浮之父”之称的德国工程师Hermann Kemper首次运用实验模型验证了磁悬浮。自20世纪60年代起，德国和日本先后开始对磁悬浮技术进行深入研究，自1969年第一代磁悬浮实验车模型（TR-01）在德国问世。1984年德国埃姆斯兰磁悬浮列车实验场建成使用，运行其上的第吹冰代试验车已经达到时速302公里的时速。1988年慕尼黑国际交通展上，第七代试验车的亮相标志着高速磁浮技术趋于成熟[13]。
日本主要针对超导磁悬浮排斥型方向进行磁悬浮技术的研究，1972年世界上第一列超导磁悬浮模型车ML100在日本向公众展示，1977年宫崎磁悬浮试验线建成，1996年山梨试验线第一段线路完工，1999年在山梨试验线上MLX01型载人磁悬浮列车时速高达552km/h，2003年山梨试验线上创下载人磁悬浮列车时速581的世界最高纪录。