交叉反馈控制，是指在某一行动和任务完成之后，将实际结果进行比较有相重的，从而对下一步行动的进行产生影响，起到控制的作用。
由于交叉反馈控制方便、结构简单、易于工程实现，常应用于磁轴承系统的陀螺耦合补偿中。
交叉反馈控制在主动磁轴承中的应用在列车磁悬浮轴承转子优化控制的研究中，由于径向四自由度磁轴承转子在旋转过程中的交叉耦合，影响系统的稳定性。为提高控制性能，应用交叉反馈控制方法抑制由交叉耦合引起的转子圆锥模态运动，根据转子系统在广义坐标系下的运动方程建立基于交叉反馈控制的磁轴承系统数学模型。选取合理的交叉参数对系统交叉耦合进行补偿，并设计一种两级交叉反馈控制结构提高交叉反馈控制性能，在满足系统稳定判据的情况下将二阶低通滤波器和积分反馈应用于两级交叉反馈控制系统，仿真结果表明，两级交叉反馈系统提高了系统稳态精度并且对交叉耦合和负载扰动有良好的抑制作用。1
磁轴承的交叉反馈控制转子的锥形涡动失稳是磁轴承陀螺耦合的常见形式，为了克服这种失稳，通常使用基于现代控制理论的滑模控制、鲁棒控制等控制算法或者交叉反馈控制，由于交叉反馈控制方便、结构简单、易于工程实现，常应用于磁轴承系统的陀螺耦合补偿中，常见的交叉反馈控制结构可参考文献，磁轴承的交叉反馈是在基于分散PD控制器的基础上增加了交叉通道，通过使用交叉参数kcφ对反馈信号的一阶导数进行调节，实现陀螺耦合的补偿，令kP为比例系数，kD为微分常数。
对于解耦后的控制系统，其动力学方程中的耦合项基本被消除。应用交叉控制时，可先调节系统在分散PD控制时的比例系数和微分常数，使系统满足刚度性能指标和阻尼性能指标，在交叉通道中设置以公式为基础的交叉参数，可使系统在不同转速时具有良好的解耦性能。但是，解耦后的系统直通通道仅使用PD控制，在系统高速运行且转速不断变化时无法提供足够的阻尼使系统保持稳定。1
两级交叉结构控制以速度交叉反馈控制为基础，在交叉反馈控制结构的后级串联一速度交叉反馈控制结构，并以PD控制作为分散控制方法，构成两级交叉反馈控制，控制器结构。
两级交叉反馈参数选取时可先设置单交叉反馈的参数，在控制系统的稳态特性和动态特性满足要求的情况下，设计第二级交叉控制参数，参数选取应满足公式。系统仿真参数中转速分别为5000r/min、10000r/min、15000r/min时控制系统直通通道的脉冲响应，系统的输入为脉冲力矩，观察直通通道和交叉通道的脉冲响应，其中交叉通道的幅值过小，可忽略不计，在直通通道中转速为5000r/min时，输出峰值最高，但进入稳态时间最短，动态性能较好。转速越高，峰值越小，进入稳态时间越长。
两级交叉反馈系统零－极点的两级交叉反馈控制系统在转速为5000r/min到15000r/min时系统的根轨迹也可以解释不同转速时的振动模态，由两级交叉反馈系统零－极点可知转速升高系统极点接近坐标轴原点，即转速越高，系统阻尼比越小，相应的阻尼也越小。1
单级交叉反馈控制单级交叉反馈控制方法，通过仿真发现该控制方法对交叉通道的耦合具有良好的抑制作用，但在直通通道中，尤其是在转子高速旋转时其动态特性并没有达到理想的效果。
由不同转速时两级交叉控制系统脉冲响应可知，与控制系统脉冲响应相比应用两级交叉反馈控制时直通通道脉冲响应输出的峰值远小于单级交叉反馈控制，但收敛速度较慢，这是因为单级交叉控制增大了衰减系数并且减小了振荡周期，在交叉通道中两级交叉控制与交叉控制较好的提高了系统解耦性能。系统应用LQR控制时存在交叉耦合，但可在短时间内收敛于稳定值，这是由于状态反馈矩阵中的交叉项对系统的不完全解耦所导致的。1
一种磁悬浮飞轮增益预调交叉反馈控制方法磁悬浮飞轮转子在高转速下表现出的陀螺效应是影响系统稳定性的主要因素。为了提高磁悬浮飞轮的失稳转速，针对陀螺效应引起的系统章动失稳和进动失稳，提出了一种基于转速的增益预调交叉反馈控制方法，针对不同的转速段，建立在线控制相对应的交叉反馈通道增益和带宽参数表，对进动模态和章动模态分别实现交叉相位补偿。采用该控制方法用经典控制理论中的根轨迹法对系统的章动稳定性进行了仿真并对控制参数进行了优化。2
磁浮飞轮增益预调交叉反馈控制基于转速的增益预调交叉反馈控制方法的基本思路：在分散PID控制器的基础上，通过径向位移信号的差分将转轴的转动运动(涡动)提取出来，进而利用进动模态和章动模态在频率上的差异，用低通滤波器和高通滤波器对进动信号和章动信号进行分离，然后根据章动和进动各自的涡动方向，利用径向各通道位移信号彼此之间在相位上的超前、滞后关系，分别对进动模态和章动模态实现交叉相位补偿(超前控制)，为章动模态和进动模态提供足够的阻尼，由于进动和章动的运动方向相反，章动交叉和进动交叉的控制信号在极性上正好相反。
为更有效抑制磁悬浮飞轮转子高速时陀螺效应所导致的章动失稳，同时又保证飞轮大范围转速变化下的稳定，控制器在不同的转速范围，采用不同的交叉高通通道控制参数，包括交叉高通滤波器的带宽和增益。另外考虑到陀螺耦合力矩与转速的正比例关系，以及进动频率随转速下降，章动频率随转速上升的特点，在交叉控制通道中引入了与转速信号成正比的交叉比例系数，实现基于转速的增益预调交叉反馈控制，以保证转子系统在不同转速时的稳定性。2
增益预调交叉反馈控制仿真与参数优化利用前面得到的磁轴承-转子系统闭环状态方程，用根轨迹法和控制系统的开环频率特性来分析交叉章动通道控制参数对稳定性的影响。
1)交叉高通滤波器(CHPF)带宽和增益对系统稳定性的影响
采用截止频率为150Hz的交叉CHPF时，交叉量加大，会使高频段的相位更加超前，但同时中频段的相频特性变差。对比150Hz交叉CHPF下，交叉量对控制器频率特性的影响和400Hz交叉CHPF下，交叉量对控制器频率特性的影响发现，采用400Hz交叉CHPF时，中频段会出现一个对交叉量变化不敏感的死区，在该频段加大交叉量对章动控制并没有起到相应的作用。采用150Hz的交叉CHPF时却没有这种现象，并且它在中频段比400Hz交叉CHPF提供的相位超前还要大。这说明采 用截止频率较高的交叉CHPF虽然在高频段可以提供更大的相位超前，但在中低频段对系统的稳定性反而是不利的。所以为了提高系统的稳定性，提出了基于转速的增益预调交叉反馈控制方法。
2)交叉量大小对系统的影响
飞轮起始转频设为300Hz，最高转频设为600Hz，转频间隔为20Hz，交叉CHPF截止频率设为150Hz，改变Kh从1.2到1.8。Kh的改变对系统性能的改善不大，且这两种情况下交叉量的增大都对中低频不利，说明只靠增大交叉量对提高章动失稳转速并没有太大效果，须对章动交叉通道的带宽和增益进行综合考虑。
3)实验参数的整定与优化
把飞轮转子的转速离散成有限个转速段，每个转速段下，在仿真的基础上经过多次系统试运行得到交叉反馈通道的参数。然后针对逐个转速段，根据控制律建立在线控制相对应的交叉反馈通道参数表，实现基于转速的增益预调交叉反馈控制。2
本词条内容贡献者为:
李嘉骞 - 博士 - 同济大学