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龙图腾网获悉中北大学;高速飞车山西省实验室申请的专利一种非线性磁悬浮小球系统的自抗扰控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121165514B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511714009.3，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种非线性磁悬浮小球系统的自抗扰控制方法是由赵志良;刘琳;石上瑶;张晨;刘洁;毛凯;杨志鸿;李庆来;韩龙飞设计研发完成，并于2025-11-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种非线性磁悬浮小球系统的自抗扰控制方法在说明书摘要公布了：本发明涉及磁悬浮小球系统技术领域，具体为一种非线性磁悬浮小球系统的自抗扰控制方法。本发明为了解决现有的磁悬浮小球系统在偏离平衡点工况下存在非线性动态失稳、多源干扰耦合抑制不足、控制输入受限引发硬件损伤的问题，故提供了一种新的非线性磁悬浮小球系统的自抗扰控制方法，包括如下步骤：1建立电压作用下的磁悬浮小球系统的机理模型；2构建磁悬浮小球系统的三阶非线性动力学微分方程；3设计扩张状态观测器；4对控制输入进行限幅。本发明通过定义新的控制输入，降低控制器复杂度，同时，设计扩张状态观测器，利用状态反馈信息设计控制输入，从而实现对系统的调节，有效抑制外部干扰。

本发明授权一种非线性磁悬浮小球系统的自抗扰控制方法在权利要求书中公布了：1.一种非线性磁悬浮小球系统的自抗扰控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 1根据磁悬浮小球系统的工作原理，建立电压作用下的磁悬浮小球系统的机理模型如下： 其中，为小球6质量，是重力加速度，为小球6的实际位置，为小球6的实际位置电流，为电磁线圈2的等效电阻，为电磁线圈2的自感，为真空磁导率，为电磁线圈2的线圈匝数，为磁导截面积，为小球6的平衡位置，为小球6的平衡位置电流，为功率放大器3的输入电压，为小球6在实际位置处受到的电磁力，为小球6在平衡位置处受到的电磁力，为时间，为电磁线圈2的互感系数； 2构建磁悬浮小球系统的三阶非线性动力学微分方程： 令小球6的实际速度，小球6的机理加速度，系统输入量为，系统输出量，并由磁悬浮小球系统的机理模型推导得出： ， 令小球6的实际加速度为，根据磁悬浮小球系统的机理模型并考虑到系统存在不确定性因素及外部扰动，得到，非线性时变增益，将整体作为控制器4的控制输入，即，为磁悬浮小球系统所受到的包含外部干扰的实际扰动，且，得到，由此可得磁悬浮小球系统的微分方程如下： ； 3设计扩张状态观测器 令磁悬浮小球系统的扩张状态,定义的变化率为的时间导数，即，磁悬浮小球系统的扩张状态模型如下： ， 设计扩张状态观测器如下： ， 其中，为小球6的估计位置误差且，为扩张状态观测器观测到的小球6的估计位置，为扩张状态观测器观测到的小球6的估计速度，为扩张状态观测器观测到的小球6的估计加速度，为小球6所受到的估计扰动，、、和是扩张状态观测器的可调增益，且，，，，其中，为扩张状态观测器的带宽； 利用扩张状态观测器实时估计系统状态与扰动，并利用估计的系统状态与扰动设计控制输入，从而实现对磁悬浮小球系统的控制。

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