1、 磁阻式磁力悬浮论文：磁阻式磁力悬浮系统的设计与控制研究【中文摘要】磁悬浮技术由于无机械接触、无摩擦磨损、无需润滑和使用寿命长等优点被广泛应用。常见的悬浮技术有常导电磁悬浮、超导电动悬浮和永磁悬浮。常导悬浮利用电磁铁的吸力平衡重力,耗能大;超导悬浮是自稳定悬浮,但需提供超低温环境,轨道铺设需大量永磁体;永磁悬浮回复力小,造价高,布局复杂。本文提出一种新型的磁阻式磁力悬浮系统,在竖直和扭转方向上利用磁阻最小原理实现被动悬浮,悬浮力大,耗能小,成本低,在磁悬浮工作台、磁悬浮列车及装置减震等方面有广泛的应用前景。文章首先分析了新型磁力悬浮系统的悬浮原理,根据磁场浓缩原理构建了三种结构磁力悬浮系统,利
2、用有限元方法对系统磁场及悬浮能力进行对比分析,并探讨了提高系统悬浮能力的方法。其次,采用解析法分析了系统竖直及扭转方向的被动悬浮特性,研究了系统材料、Halbach 阵列永磁厚度、轨道轭铁尺寸、气隙等参数对悬浮力及扭转回复力矩的影响,并利用OptiNet 优化软件确立系统最优参数;提出实现系统侧向稳定的双电磁铁差动控制方式,利用 Simulink 软件建立侧向气隙模糊自适应PID 仿真模型。最后,基于 TMS320F2812 DSP 设计了侧向气隙双电磁铁差动控制系统,完成了该控制系统的硬件、.【英文摘要】Magnetic suspension has been used widely bec
3、ause of its many merits such as no mechanical contact, no wear, no need of lubrication and long service life, etc. Electromagnetic suspension (EMS), electrodynamics suspension (EDS) and PM suspension are the main maglev systems. The levitation body is suspended stably for EMS using electromagnetic a
4、ttraction, with higher power loss. The EDS is a self-stabilizing model, but the cryogenic environment and mass permanent magnets on the guideway are needed. PM suspensi.【关键词】磁阻式磁力悬浮 被动悬浮 Halbach 阵列 差动控制【英文关键词】Detent-force-based Magnetic Suspension passive suspension Halbach arrays differential-contr
5、ol【目录】磁阻式磁力悬浮系统的设计与控制研究 致谢 4-5 摘要 5-6 Abstract 6 1 引言 9-15 1.1 磁悬浮技术研究现状 9-10 1.2 磁悬浮车悬浮导向系统研究 10-13 1.2.1 斥力型磁悬浮车 11-12 1.2.2 吸力型磁悬浮车 12-13 1.3 本文主要研究内容 13-15 2 新型磁阻式磁力悬浮系统拓扑结构 15-25 2.1 新型磁阻式磁力悬浮系统简介 15-18 2.1.1 Halbach 永磁阵列特点及应用 15-16 2.1.2 磁阻力效应 16-17 2.1.3 新型磁阻式磁力悬浮系统 17-18 2.2 不同结构磁力悬浮系统对比 18-
6、22 2.2.1 三种磁力悬浮系统 18-19 2.2.2 不同磁力悬浮系统对比分析 19-22 2.3 磁力悬浮系统结构改进 22-23 2.4 本章小结 23-25 3 HALBACH 阵列磁力悬浮系统悬浮性能研究 25-43 3.1 被动悬浮特性分析 25-28 3.1.1 竖直方向刚度 25-26 3.1.2 扭转刚度 26-28 3.2 被动悬浮性能的影响因素 28-35 3.2.1 竖直悬浮力的影响因素 28-34 3.2.2 扭转回复力矩的影响因素 34-35 3.3 不同负载动态仿真 35-40 3.4 侧向力分析 40-42 3.5 本章小结 42-43 4 侧向气隙控制器设
7、计 43-59 4.1 侧向气隙控制系统方案选择 43-44 4.2 侧向气隙控制系统数学模型 44-48 4.2.1 单电磁铁电磁吸力数学模型 45-46 4.2.2 侧向气隙控制系统动态模型 46-48 4.3 侧向气隙控制系统PID 控制 48-52 4.3.1 PID 控制器原理 48-49 4.3.2 PID 控制参数设计 49-52 4.4 模糊自适应 PID 控制 52-58 4.4.1 模糊控制原理 52-53 4.4.2 模糊自适应 PID 控制器设计 53-57 4.4.3 模糊自适应 PID 控制仿真 57-58 4.5 本章小结 58-59 5 侧向气隙控制系统软硬件设计 59-69 5.1 硬件设计 59-64 5.1.1 数字控制器选型 59-60 5.1.2 电源转换电路及时钟复位电路 60-61 5.1.3 气隙传感器及 A/D 输入设计 61-63 5.1.4 D/A 输出设计 63 5.1.5 串行通讯接口设计 63-64 5.2 软件设计 64-67 5.2.1 主程序设计 64-65 5.2.2 中断服务 65-66 5.2.3 控制算法的实现 66-67 5.3 本章小结 67-69 6 结论与展望 69-71 参考文献 71-75 作者简历 75-77 学位论文数据集 77
