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基于单片机的磁悬浮小球控制系统设计摘要随着越来越多的磁悬浮技术应用到现实生活中的各个领域，磁悬浮这个在几年前还是很陌生的一个词现在已经广为人知。
磁悬浮以悬浮力产生的原理分类可以分为超导磁悬浮和常导磁悬浮。
磁悬浮的控制系统是一个很复杂的问题。
本文研究的重点就是这两种磁悬浮的控制问题。
超导磁悬浮是利用处于超导状态下的超导体具有斥磁力的原理产生的。
超导磁悬浮的悬浮物体就是超导体本身，所以超导磁悬浮的控制重点就落在了超导体上。
本文从介绍超导磁悬浮的基本应用入手，逐步深入地介绍超导体的基本物理性质，然后介绍超导磁悬浮系统的控制方法、过程和原理。
与超导磁悬浮相比，常导磁悬浮的应用就更为广泛，因为常导磁悬浮的实现过程要简单得多。
常导磁悬浮可以分为应用电磁铁的磁悬浮和引用非电磁性磁铁（稀土永磁铁、普通磁铁等）的磁悬浮。
但是由于电磁铁便于控制和利用，所以利用电磁铁的磁悬浮义勇更为广泛。
本文在常导磁悬浮方面的研究是从一个实例入手，分析电磁铁式磁悬浮的原理，从而进一步研究电磁铁式磁悬浮的控制方法、过程和原理。
在本文的最后，我利用在大学里所学的知识，结合本文的研究重点——磁悬浮装置的控制问题，做出了一个简单的电磁悬浮装置。
这个悬浮装置的原理是利用对电磁铁电流的控制来实现一个铁球在空中的来回反复运动，达到视觉上的悬浮效果。
这虽然与实际的电磁铁悬浮控制方原理不同，但是利用这简单手段也能够达到相同的目的。
这个实例给了我们一个启示：简单的演示实验装置也能够说明磁悬浮列车等高新技术的工作原理，磁悬浮并不是遥不可及的。
关键词：常导磁悬浮，超导磁悬浮，磁悬浮的控制，演示实验装置，磁悬浮列车The design of control system of magnetic levitation ball basedon MCUABSTRACTAs more and more maglev technology is applied to each field in actual life, the word of magnetic suspension a several years ago was very strange has already widely known by the people. Magnetic suspension is classified and can be divided into superconductive magnetic suspension and electromagnetic magnetic suspension from the material which produces lift force. It is a very complicated problem to control the magnetism suspension system. The focal point that this text studies is that these two kinds of magnetic suspension demonstrate the design about question of controlling of the experimental provision.Superconductive magnetic suspension is to utilize the superconductor in superconductive state to upbraid magnetic force principles. To suspend object superconductor,so superconductive control focal point of magnetic suspension drop on the superconductor superconductive magnetic suspension. This text is from recommend that the using basically of superconductive magnetic suspension is started with, introduce the basic physical property of the superconductor , then the control method , course and principle to introduce superconductive magnetic suspension deeply progressively.Compared with superconductive magnetic suspension, the application that electromagnetic magnetic suspension is much more extensive , because the realization course that electromagnetic magnetic suspension is much simpler. Magnetic suspension that electromagnetic magnetic suspension and can be divided into the magnetic suspension which use the electro-magnet and quoted the non- electric magnetic magnet (tombarthite permanent magnet, ordinary magnet ,etc. ). But because the electro-magnet is more convenient and utilizes controlling, it is more extensive to use the magnetic suspension of the electro-magnet. The research in electromagnetic magnetic suspensionof this text is to proceed with a instance , analyse that according to the principle of electro-magnet type magnetic suspension , thus study electromagnetic type magnetic suspension control method , course and principle further.At the end of this text, I utilize knowledge studied in the university, combine the research focal point of this text - -Demonstrate the control question of the experimental provision , has made a simple electric magnetic suspension device in magnetic suspension. The principle of the device is to make use of control on electro-magnet electric current to realize moving repeatedly back and forth in the sky of an iron plate that this suspends, reach the result of suspending on the vision . This is it control square different principle to suspend with real electro-magnet, simple means this can achieve the the same goal too.This instance has given us one to enlighten: The simple demonstration experimental provision can state the operation principle of new and high technology , such as maglev train ,etc. too, magnetic suspension is not out of reach.KEY WORDS：electromagnetic magnetic suspension , superconductive magnetic suspension ,the control of magnetic suspension,demonstrate the experimental provision, the maglev train目录前言......................................................................... 错误！未定义书签。
磁悬浮系统定量反馈控制方法研究的开题报告一、选题背景与意义磁悬浮系统是一种高速、高精度、高稳定性的控制系统，广泛应用于高速列车、机床、风力发电机等领域。
定量反馈控制是一种常用的控制方法，通过对系统的动态特性进行分析，设计合适的反馈控制算法能够提高系统的控制精度和稳定性。
磁悬浮系统的运动过程涉及到多种因素，如电磁力、机械惯性、气动力等，这些因素的相互作用使得磁悬浮系统难以实现良好的控制。
因此，如何设计合适的定量反馈控制算法，实现磁悬浮系统的高速、高精度、高稳定性控制，具有非常重要的研究意义。
二、研究内容和研究方法1. 研究内容本课题旨在研究磁悬浮系统的定量反馈控制方法，包括系统的数学建模、控制器的设计和实验验证等方面。
2. 研究方法本课题采用以下方法进行研究：（1）系统数学建模：通过对磁悬浮系统的结构分析，建立系统的数学模型，分析系统的动态特性。
（2）控制器设计：基于系统的数学模型，设计合适的定量反馈控制器，提高系统的精度和稳定性。
（3）实验验证：在实际磁悬浮系统上进行控制器实验验证，分析控制效果和稳定性，验证研究结果的正确性。
三、预期成果和创新点1. 预期成果（1）建立磁悬浮系统的数学模型，在理论上分析系统的动态特性。
（2）设计合适的定量反馈控制器，提高系统的控制精度和稳定性。
（3）在实际磁悬浮系统上进行控制器实验验证，分析控制效果和稳定性。
2. 创新点（1）综合考虑磁悬浮系统的电磁力、机械惯性、气动力等因素，尝试提出更为优秀的定量反馈控制方法，从而在提升系统控制精度、稳定性的过程中提高系统整体性能。
（2）本研究的结果具有一定的推广性，在其他领域的高速、高精度、高稳定性控制中也具有重要的参考意义。
四、论文结构与计划本论文研究结构将分为以下几个部分：第一部分：绪论，介绍磁悬浮系统定量反馈控制方法研究的背景和意义，以及本论文的研究内容和研究方法。
第二部分：磁悬浮系统的数学模型建立和分析，推导出系统的控制模型和动态模型，分析系统的动态特性。
磁悬浮列车运行控制系统的研究与设计磁悬浮列车是一种利用磁悬浮技术来运行的高速列车。
相比传统的轮轨列车，磁悬浮列车有更高的速度、更低的噪音和更少的维护成本，因此越来越受到人们的关注。
但是，磁悬浮列车也存在一些挑战，其中最重要的挑战是安全问题。
为了确保磁悬浮列车的安全性，需要设计一个高效的运行控制系统。
本文将探讨磁悬浮列车运行控制系统的研究与设计。
磁悬浮列车主要由车体、磁悬浮系统和运行控制系统三部分组成。
其中，磁悬浮系统是磁悬浮列车的核心部件，它通过磁力将车体悬浮在轨道上，并提供推进力，使列车运动。
运行控制系统则负责监测列车的状态，并控制磁悬浮系统的工作状态，从而实现列车的安全、高效运行。
磁悬浮列车的运行控制系统主要由控制器、传感器、执行器和通讯系统四个部分组成。
其中，控制器是运行控制系统的核心部件，它根据传感器收集到的数据，控制执行器的工作，从而实现列车的控制。
传感器则用于收集列车的运行状态，可以包括位置、速度、加速度、温度、湿度等方面。
执行器则负责控制磁悬浮系统的工作状态，根据控制器的指令来控制磁悬浮系统的电磁铁工作状态。
通讯系统则负责传输控制指令和传感器数据，在列车和控制中心之间建立起稳定的通讯连接。
为了确保磁悬浮列车的安全性，运行控制系统需要具备以下功能：1. 状态监测和控制功能。
运行控制系统需要能够准确地监测列车的位置、速度、加速度和姿态等状态，并根据这些数据控制磁悬浮系统的工作状态，以确保列车的平稳、高效运行。
2. 故障诊断和容错能力。
运行控制系统需要具备故障诊断和容错能力，能够及时检测和处理列车中发生的故障，保证列车在故障情况下的安全运行。
3. 紧急制动和停车控制功能。
运行控制系统需要具备紧急制动和停车控制功能，能够在紧急情况下及时停车，保证列车的安全。
为了实现以上功能，运行控制系统需要采用现代控制理论和控制方法。
其中，基于状态反馈的PID控制方法是最常用的控制方法之一，它可以通过不断调整控制量，使系统保持在稳定状态，从而实现良好的控制效果。
磁悬浮列车运行控制系统设计与优化研究第一章引言磁悬浮列车是一种利用电磁原理悬浮在轨道上运行的高速列车，它具有高速度、低能耗、零排放等优点，在城市交通领域内具有广阔的发展前景。
在磁悬浮列车的运行控制系统中，运动控制、力控制、速度控制、位置控制等都是系统的重要组成部分，因此对于磁悬浮列车的运行控制进行研究和优化是非常必要的。
第二章磁悬浮列车运行控制技术发展现状磁悬浮列车作为一种新型交通工具，其运行控制技术的发展也尤为重要。
早在上世纪50年代，人们就开始了磁悬浮列车的研究，到了上世纪90年代，中国磁悬浮列车成功地研制出来，开始商业运营。
目前，磁悬浮列车的控制技术已经非常成熟，主要包括了轨道的构造、轨道上的磁力作用、车辆的悬浮和推进等几个方面，这些控制技术的实现需要涉及到许多专业领域，如机械、电气、控制和电子等。
第三章磁悬浮列车运行控制系统设计原理为了实现磁悬浮列车的运行控制，需要设计一个完整的运行控制系统。
这个系统包括几个模块，如位移模块、速度模块、动力模块等部分。
首先，磁悬浮列车的位移模块用于实现列车的悬浮，其主要原理是利用电磁力来形成悬浮力，使得列车可以离开地面进行运行。
其次，速度模块可以监测列车的速度，以便及时对运行进行调节。
最后，动力模块必须能够控制列车的速度，实现推进等功能。
具体的设计原理需要基础知识的支持，如控制理论、电子工程和力学等领域。
第四章磁悬浮列车运行控制系统优化研究针对现有的磁悬浮列车运行控制系统，可以进行一些优化研究，以提高其控制精度和运行效率。
在进行优化研究时，可以借助一些先进的控制技术，如自适应控制、模型预测控制等方法。
同时，针对列车运行的特点，可以对控制参数进行优化，并且利用机器学习等方法进行数据建模。
此外，为了保证磁悬浮列车的安全性，需要采用故障检测和容错措施，以便及时处理列车运行中出现的各种故障，保障乘客的生命安全。
第五章结论本文主要介绍了磁悬浮列车运行控制系统设计和优化研究的相关技术和方法。
基于磁悬浮技术的列车控制系统设计与实现随着城市化进程的不断加快，城市交通也面临着越来越严峻的挑战。
传统的公路交通不仅存在道路容量不足、车辆拥堵等问题，而且还会带来巨大的环境和健康风险。
因此，发展快速、高效、环保的城市轨道交通成为解决城市交通问题的重要途径。
而磁悬浮列车则因其能够实现高速、稳定、环保、低噪音等特点，被广泛认为是未来城市交通发展的一种重要选择。
本文将讨论基于磁悬浮技术的列车控制系统设计与实现。
一、磁悬浮技术概述磁悬浮技术，顾名思义，是利用磁力悬浮的原理来制造列车的一种交通技术。
它的核心原理是通过将列车和轨道之间的磁场互相作用来实现列车的悬浮和牵引，从而达到高速稳定运行。
在磁悬浮技术中，列车和轨道靠近的表面都会布置磁体，列车下面的磁体产生的磁场能够与轨道表面的磁体产生的磁场相互作用，从而形成与地面之间的磁力支撑，实现列车的悬浮。
二、磁悬浮列车的优缺点与传统的轮轨制接触的火车相比，磁悬浮列车具有许多优点，如高速、低噪音、低能耗等，但也存在一些缺点。
下面我们来具体说明：1. 优点：（1）高速：由于磁悬浮列车不与轨道面接触，因此摩擦力非常小，行驶速度可以达到600公里/小时以上，极大地提升了城市交通的运行效率和速度。
（2）低噪音：磁悬浮列车不仅没有摩擦声，而且也不像内燃机车或电力机车那样会发出噪音，大大降低了城市交通的噪声污染。
（3）低能耗：磁悬浮列车具有非常高的能量利用效率，因此其能源消耗非常低。
2. 缺点：（1）建设成本高：磁悬浮列车的建设成本非常高，需要大量的资金投入，这对于一些发展中国家和地区来说，可能很难负担。
（2）技术难度大：磁悬浮技术综合了机械、电子、信息等方面的知识，在技术难度方面较高，需要具备大量的技术研发和生产经验。
三、列车控制系统设计与实现列车控制系统是磁悬浮列车中至关重要的一部分，其功能主要包括列车运营和运行控制。
一般来说，列车控制系统需要具备以下几个方面的功能：制动控制、加速控制、悬浮控制、位置控制和能量回收等控制。
磁悬浮列车控制系统研究与设计随着交通工具的不断发展，磁悬浮列车作为一项具有高速、高效和环保特点的交通技术，越来越受到人们的关注。
磁悬浮列车的运行离不开一个重要的组成部分，那就是控制系统。
本文将探讨磁悬浮列车控制系统的研究与设计。
磁悬浮列车的控制系统可以看作是它的"大脑"，它不仅负责列车的稳定运行，还能够监控各个部件的状态并做相应的调整。
在磁悬浮列车的控制系统中，有几个关键的部分需要着重考虑。
首先是车辆控制。
磁悬浮列车是通过磁力实现悬浮并在导轨上运行的，因此车辆控制是整个系统的核心。
磁悬浮列车的车辆控制主要包括悬浮力控制、加速度控制和制动控制。
悬浮力控制需要根据列车的负载和速度来自动调整，以使列车在不同工况下保持稳定的悬浮状态。
加速度控制则是根据乘客的需求来控制列车的加速和减速，以提供舒适的乘坐体验。
制动控制需要在列车停车时实现平稳的制动过程，以确保乘客的安全。
其次是调度控制。
随着磁悬浮列车的不断发展，线路的长度和车辆的数量都在增加，因此调度控制变得尤为重要。
调度控制涉及到列车的运行计划、车辆的编组和线路的优化等方面。
一个好的调度控制系统可以实现列车之间的精确和高效配对，避免拥堵和延误，并提供最佳的运输方案。
另外是能源管理控制。
磁悬浮列车是一种高速运输工具，能源的有效利用是其可持续发展的关键。
能源管理控制系统可以实时监测列车的能耗，并根据实际情况做出相应的调整。
例如，当列车处于高速运行状态时，可以降低能耗；当列车停车时，可以启动能源回收装置来将闲置的能量转化为可再利用的电能。
通过合理优化能源管理，可以降低列车的运营成本，并减少对环境的影响。
最后是安全控制。
磁悬浮列车高速运行，对安全性要求较高。
安全控制系统可以监测列车各个部件的状态，并在发生故障时采取相应的措施，例如紧急制动或关闭故障组件以确保列车的安全性。
此外，安全控制系统还可以通过与信号系统的协调，避免列车之间的冲突和碰撞。
磁悬浮列车控制系统设计与优化研究1.引言磁悬浮列车作为一种新型的高速交通工具，以磁悬浮技术为核心，具有速度高、安全性强、环境友好等优点。
这种交通方式在现代城市交通中具有广阔的应用前景。
而磁悬浮列车的控制系统是确保其安全、稳定并提升运行效能的关键部分。
本文旨在探讨磁悬浮列车控制系统的设计和优化研究。
2.磁悬浮列车控制系统的基础构成磁悬浮列车的控制系统主要包括车辆控制系统（Vehicle Control System，VCS）、线路控制系统（Track Control System，TCS）、供电控制系统（Power Supply Control System，PSCS）等部分。
车辆控制系统负责悬浮力、牵引力和刹车力的控制；线路控制系统负责监测和控制列车的位置、速度、加速度等参数；供电控制系统提供电能供给。
这三个部分紧密协作，确保磁悬浮列车的运行安全和稳定。
3.磁悬浮列车控制系统的设计原理磁悬浮列车的控制系统设计需要考虑列车的稳定性、安全性和运行效能。
其中，车辆控制系统是最关键的一部分。
通过对列车悬浮力的控制，可以保持列车与轨道的一定间隙，避免与轨道的直接接触，降低摩擦阻力。
同时，车辆控制系统也需要实现牵引力和刹车力的精确控制，以保证列车的平稳启动和停车。
线路控制系统则负责监测列车的运行状态，并进行必要的调整和控制。
供电系统则需要根据列车的实际需求，确保为列车提供足够的电力。
4.磁悬浮列车控制系统的优化研究4.1 控制算法的优化磁悬浮列车控制系统的核心是控制算法。
传统的控制算法主要是基于PID控制的方法，但由于磁悬浮列车的高速运行特点，需要更精确的控制算法来应对各种复杂的运行情况。
目前，一些新的控制算法，如模糊控制、神经网络控制和自适应控制等，被用于优化磁悬浮列车的控制系统。
这些新算法能够更好地应对系统的非线性和时变特性，提高列车的运行稳定性和安全性。
4.2 传感器技术的优化应用磁悬浮列车的控制系统需要依赖精确的传感器数据来进行实时监测和控制。
第二章磁悬浮球系统组成及系统模型2.1 磁悬浮球系统组成磁悬浮球控制系统(如图2.1)的硬件主要有以下几部分组成:图2.1 磁悬浮球控制系统结构图2.1.1磁悬浮试验平台磁悬浮试验平台由电磁铁、传感器、功率放大器和被控对象（钢球）等元器件组成。
传感器是磁悬浮系统的重要部件之一，它的性能对系统的控制精度起决定作用，因为控制系统的精度不可能超过传感器的精度。
本论文所用的磁悬浮试验平台采用的是涡流传感器，钢球相对于平衡位置的距离经过涡流传感器检测后转换为电压量，再由信号放大器放大输出。
为了消除传感器电路中的高频噪音，在传感器电路中还带有低通滤波器，其时间常数很小，对系统的影响可以忽虑不计。
功率放大器的作用是根据控制器的输出向电磁铁线圈提供电流。
由于电磁铁线圈是一个由电感和电阻组成的负载，如果功放输出的是电压，则流过负载的控制电流会由于电感的影响而产生滞后作用，这对于提高系统的动态性能很不利。
为了避免电感的滞后作用，磁悬浮试验平台采用的是电压－电流功率放大器，功率放大器的输出与电磁铁线圈相连，直接控制线圈的电流。
为了控制9功率管散热问题，采用开关功率放大器。
磁悬浮试验平台采用的电磁铁是单绕组结构，当无任何外力干扰时，激励线圈内有一定的偏置电流，由功放提供偏置电流，当有外力干扰或重力干扰时，通过改变线圈的电流来保证钢球的稳定悬浮。
2.1.2数据采集卡数据采集卡的接口一般为 ISA 和 PCI 两种接口形式。
作为一种传统的计算机接口卡总线技术，ISA(Industry StandardArchitecture)总线曾经取得了很大的成功，成为事实上的业界标准。
但是随着计算机技术的发展，ISA 总线显得越来越不能适应计算机技术的发展。
ISA 总线的缺陷主要是表现在：1.数据传输速度较低，总线采用 8M/s 的总线时钟，16bit的总线字宽，在大多数的应用中，只能达到 5MB/s 的传输速度，这些对于高速采集、控制来说是不可接受的。
第一章绪论磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术。
磁悬浮技术是利用磁场力使一物体沿着或绕着某一基准框架的一轴或者几轴保持固定位置，由于悬浮体和支撑之间无任何接触，克服了由摩擦带来的能量消耗和速度限制，具有寿命长，能耗低，安全可靠等优点，目前各国已广泛开展了对磁悬浮控制系统的研究。
随着电子技术、控制理论、电磁理论、及新型电磁材料的发展，磁悬浮技术得到了长足的发展。
1.1 磁悬浮方式的分类及技术应用背景磁悬浮可分为以下3种主要应用方式[1]：（1）电磁吸引控制悬浮方式这种控制方式利用了导磁材料与电磁铁之间的引力，绝大部分磁悬浮技术采用这种方式。
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。
随着现代控制理论和驱动元器件的发展，该方式在工业领域得到了广泛运用。
在此基础上也有研究人员将需要大电流励磁的电磁铁部分换成可控型永久磁铁，这样可以大幅度降低励磁损耗。
（2）永久磁铁斥力悬浮方式这种控制方式利用永久磁体之间的斥力，根据所用的磁材料的不同，其产生的斥力也有所差别。
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。
近年来随着稀土材料的普及，该方式将会更多的应用于各个领域。
（3）感应斥力方式这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。
这种方式主要运动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，限制了这种方式的广泛应用。
近年来，磁悬浮技术作为新兴机电一体化技术发展迅速，与其它技术相比，1磁悬浮技术具有如下优点：1.能够实现非接触式的运动控制，避免了机械接触，减少损耗，延长设备使用寿命；2.无需润滑，可以省去泵、管道、过滤器、密封元件；3.功耗低，减少了损耗；4.定位、控制精度高，其上限取决于位移传感器的精度；5.清洁无污染；目前各国都在大力发展磁悬浮技术的多方面应用，以期适应生产发展要求。
磁悬浮列车以其在经济、环保等方面的优势被认为是二十一世纪交通工具的发展方向，德国和日本在这方面已经取得很大的进展，技术逐渐成熟。
磁悬浮轴承有着一般传统轴承和支撑技术所无法比拟的优越性，并且已取得工业的广泛应用。
另外，磁悬浮隔振器、磁悬浮电机等相关技术也都发展迅速，进入了工业应用领域。
1.2磁悬浮技术研究现状利用磁力使物体处于无接触悬浮状态是人类一个古老的梦想，人们试图采用永久磁铁实现物体的稳定悬浮，均未获得成功。
1842年，Earnshaw 证明:单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有6个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态的，唯有采用抗磁性材料才能依靠选择恰当的永久磁铁结构与相应的磁场分布而实现稳定悬浮[2]。
然而真正意义上的磁悬浮研究是从本世纪初的利用电磁相吸原理的悬浮列车研究开始的。
1937年德国Kemper申请了第一个磁悬浮技术专利，他认为要使铁磁体实现稳定的磁悬浮，必须根据物体的悬浮状态不断地调节磁场力的大小，即采用可控电磁铁才能实现，这一思想成为后来开展磁悬浮列车和磁悬浮轴承研究的主导思想。
伴随着现代控制理论和电子技术的飞跃发展，上世纪60年代中期对磁悬浮技术的研究跃上了一个新台阶。
经过半个世纪的研究，目前磁悬浮技术在很多领域取得了重要突破，某些领域已经开始广泛应用[3]，越来越多的磁悬浮技术相关产品问世。
目前最具有代表性的技术[4]是磁悬浮列车和磁悬浮轴承。
英国、日本、德国等国家都相继开展了对磁悬浮列车的研究。
对于磁悬浮列车的研究由来已久，其依靠电磁吸力或电磁斥力将列车悬浮于空中并进行导2向，实现列车与地面轨道间的无机械接触。
按悬浮方式，磁悬浮列车可被分为常导磁吸型和超导排斥型两类。
1969 年,德国牵引机车公司的马法伊研制出小型磁悬浮列车系统模型,以后命名为TR01 型,该车在1 km 轨道上时速达165 km ,这是磁悬浮列车发展的第一个里程碑。
在制造磁悬浮列车的角逐中,日本和德国是两大竞争对手。
1994年2月24日,日本的电动悬浮式磁悬浮列车,在宫崎一段74 km长的试验线上,创造了时速431 km 的日本最高记录。
1999年4月日本研制的超导磁悬浮列车在实验线上达到时速552 km ,德国经过20 年的努力,技术上已趋成熟,已具有建造运营线路的水平。
原计划在汉堡和柏林之间修建第一条时速为400 km 的磁悬浮铁路,总长度为248 km ,预计2003 年正式投入营运。
但由于资金计划问题,2002 年宣布停止了这一计划。
以德国高速常导磁悬浮列车TransRapid为代表的常导磁吸型是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理，由车上常导电流产生电磁引力，吸引轨道下的导磁体，使列车浮起。
以日本MagLev为代表的超导排斥型磁悬浮列车，利用超导磁体产生的强磁场在列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车浮起，其悬浮气隙较大，技术相当复杂，并需屏蔽发散的电磁场。
目前，在世界磁悬浮列车技术领域中，日本和德国占据领先地位。
磁悬浮轴承的研究[5]是磁悬浮技术发展并向应用方向转化的一个重要实例。
1969年法国军部科研实验室(LRBA)开始对磁悬浮轴承的研究，1972年将第一个磁悬浮轴承用于卫星导向轮的支撑上，从而揭开了磁悬浮轴承发展的序幕。
此后磁悬浮轴承很快被应用到国防、航天等领域。
美国在1983年11月搭载于航天飞机上的欧洲空间实验舱采用了磁悬浮轴承真空泵。
1977年，法国S2M(Societe decanique Magnetique)公司在Hanover欧洲国际机床博览会上，首次向公众推出了B20/500转子系统，并在35000rpm 下进行了钻、铣削的现场表演，其高速、高效、高精度、低功耗的优良性能引起了国际上的关注。
1983年，该公司又在第五届欧洲国际机床博览会上展出了系列磁力轴承及其转子部件。
其后该公司又与日本精工精机公司合资建立了JMB(JapanMagnetic Bearings.LTD)公司。
形成了以S2M公司和JMB, MBI两个子公司为基地的全球生产、销售和研究开发磁力轴承的体系。
在日本，NTN东洋轴承公司于1984年推出了高速铣削磁力轴承转子、超高速磨削转子部件，并有己标准化的径向磁力轴承和轴向磁力轴承产品。
1995年日本精工精机公司在意大利国际机床博览会上展出了采用磁力轴承转子的机械加工中心MV-40B。
日本己将磁力轴承作为21世纪占主导地位的轴3承大力发展。
联邦德国在1983年初公布了编号为842066和842061磁力轴承两项专利。
1995年Okada 等人提出控制径向磁气隙的永磁同步型和感应型动力磁悬浮轴承。
日本的Satoshi Ueno 、瑞士的Reto Schob 研制出的人造心脏的血液泵,瑞士的Thomas Gempp 等人研制的化工用动力磁悬浮支承驱动的罐装电机泵。
Roto Schob 等人根据动力磁悬浮的特点将其用于生物反应器的泡沫反应堆上。
动力磁悬浮轴承在日本、瑞士等国家还广泛应用在机床主轴系统以及离心压缩机、分子涡流泵、通风机等大型设备上。
为了加速磁悬浮轴承技术的理论研究，各国之间也加强了技术交流。
1988年6月，在瑞士苏黎世召开了第一届国际磁力轴承学术会议。
会议就磁力轴承在空间技术、物理学、机器人、机床、真空泵等方面的理论研究与工业应用进行了广泛的交流。
会议商定以后每两年召开一次国际磁力轴承学术交流会。
1990年7月在日本东京大学召开了第二届国际磁力轴承学术会议，与第一次会议相比，这次会议涉及的应用范围更广、参加的国家更多。
到目前为止，己召开了八次国际会议，将磁悬浮轴承的理论研究与工业应用推向了高潮。
中国由上世纪80年代后期开始了磁悬浮列车关键技术研究，自90年代中期积极推进磁悬浮列车的发展，并于本世纪初引进德国成熟的高速磁悬浮系统Transrapid系统，同德国合作在上海浦东建设了世界上第一条商业运行的磁浮铁路[5]，全长30公里，连接浦东机场与龙阳车站，2002年12月31日该线路实现了试运行，其安全性和舒适性得到了验证。
我国对磁轴承的研究起步于80年代扩国防科技大学、清华大学、哈尔滨工业大学、天津大学、上海交通大学等均开展了相应的研究。
1994年，清华大学机电与控制实验室研制成功卧式五自由度磁轴承系统，转速高达53,200r/min,1997年成功进行了内圆磨削实验，1999年实现了数控，转速高达50,000r/min。
1996年，哈尔滨工业大学研制成功数控机床用高刚度磁力轴承主轴，主轴转速20，000r/min，磨头端部刚度20N/um,轴承处径向静刚度169N/u m，主轴运动误差小于25um[7]，目前，正致力于磁轴承卫星飞轮应用技术的研究。
同时，西安交通大学研制成功用于涡轮膨胀机的磁轴承系统。
但到目前为止，开发的多数产品还处于实验室阶段，而且在承载刚度和承载能力方面距离大规模应用还有一定距离。
国外磁轴承的价格十分昂贵，而且处于技术上保密的原因，不对国内进行小批量磁轴承的出售。
磁轴承能否产业化，其发展速度和水平关系着民族工业的前途，其市场潜力也非常巨大[8]。
41.3 磁悬浮控制方法的现状与发展趋势磁悬浮从技术实现的角度可以分为三类，即主动式、被动式与混合式磁悬浮技术。
主动磁悬浮技术即通过电磁力实现转子的可控悬浮；被动式的研究主要集中在永久磁铁低温超导的研究。
就目前工业应用角度而言，主动式磁悬浮技术与混合式磁悬浮技术占主体地位，主动式磁悬浮技术和混合式磁悬浮技术中的控制方法是其技术的核心，控制器的性能[9]直接决定了悬浮体的性能指标，例如精度、刚度、阻尼特性、抗干扰能力等。
所以在这类磁悬浮产品的设计中，高性能控制器的研究与设计成为生产高品质磁悬浮产品的关键。
以上问题都对磁悬浮系统的控制器提出了很高的要求，为此大量的研究集中在控制方法和控制手段上。
近年来，一些先进的现代控制理论方法在磁悬浮轴承上应用的研究也逐渐开展起来，但因为磁悬浮轴承的参数不确定性和非线性使得一些现代控制算法如最优控制无法达到预期的控制精度。
同时由于磁悬浮系统的实时性要求很高，对于很复杂的控制算法无法在工程上实现。
传统的工业控制较多采用应用成熟的PID控制器，通过对参数的选取，还可构成PI、PD控制器，PID控制器结构简单，调节方便，应用成熟，但是在高精度的磁悬浮技术中，由于系统的复杂性和磁场本身的非线性使得传统的PID 控制器不能完全满足工程需要。
近年来，随着工业水平的提高，很多先进控制方法应用到自动化领域[10]：1.非线性控制：非线性控制是复杂控制系统理论中的一个难点，对于磁悬浮系统在本质上是非线性的，目前大多数的控制方法是在平衡点附近线性化[56]得到近似的系统模型，再根据此模型设计控制器，但这样的控制方法并不能完全达到工程需要，有学者采用非线性状态反馈线性化[11] [13] [14][15]的方法进行控制器的设计，国外有学者[12]通过简化非线性电磁力学方程设计非线性控制器，并通过试验验证了控制器的可行性。
