其中，

状态向量取为：                                              ，z为气隙误差。

　　悬浮控制器的硬件设计

　　要实现混合悬浮系统的稳定悬浮，必须根据电磁铁的各种状态对电磁铁的电流进行调节，实际上这是通过改变电磁铁的输入电压来实现的。混合悬浮系统的控制框图如图2所示。

　　图2 悬浮控制器的原理框图

　　对悬浮控制的最基本要求是控制系统要具有快速响应、动态过程平稳、抗干扰好的性能特点，其中抗干扰性尤为重要。控制系统的实现可以全部采用模拟电路，也可以采用以数字电子计算机为核心的数字电路。模拟电路运算速度快，实时性好，但控制精度低、受外界环境影响大，且不易实现复杂的控制算法，调试困难。

　　DSP

　　DSP器件是一种特别适用于数字信号处理运算的微处理器，以DSP器件为核心的控制系统具有非常快的数据处理能力和良好的扩展能力，克服了模拟控制器和以单片机为核心的数字控制器的缺陷。本设计采用数字控制技术，控制电路的硬件包括:输人信号的调理，信号、开关量的量化与采集，控制运算主电路及其输出信号与其他器件信号之间的接口电路等。采用TI公司的最新产品TMS320LF240A DSP作为控制电路的中央计算电路，并且产生PWM波形输出。

　　斩波器

　　悬浮控制要求反映动作快，为减小斩波器所具有的滞后性，要求所选用的斩波器具有较高的输出电流变化率且安全可靠。考虑到流过磁极的电流有两种相反的方向，因此悬浮磁极的驱动斩波器选用全桥斩波器——H型斩波器。其拓扑结构如图3所示，拟采用两电平调制，即开关T1和T3的开关信号相同而开关T2和T4的开关信号相同，为避免直流贯通，T1(T3)的开关信号与T2(T4)的开关信号之间有适当的死区。

　　图3 悬浮斩波器的拓扑结构

　　前级处理电路

　　前级处理电路其主要功能是完成传感器信号的放大，与基准信号的比较，以及信号的转换，滤波。由于没有采用速度传感器，而通过软件方法获得的信号又不能令人满意，可设计对气隙信号进行微分处理的微分电路，如图4所示。

　　图4 微分电路

　　此电路的输入与输出关系为：

　　A/D转换电路

　　A/D转换电路实现采样保持和A/D转换两种功能，它是在TMS320LF2407A微处理器控制下完成操作的。本文采用MAX125芯片实现这一部分功能。

　　根据MAX125接口电路的特点，设计如图5所示与TMS320LF2407A的接口电路。

　　图5 MAX125和TMS320LF2407A的接口电路