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.doc

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 because 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 attraction, 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-control【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5-6Abstract61 引言9-151.1 磁悬浮技术研究现状9-101.2 磁悬浮车悬浮导向系统研究10-131.2.1 斥力型磁悬浮车11-121.2.2 吸力型磁悬浮车12-131.3 本文主要研究内容13-152 新型磁阻式磁力悬浮系统拓扑结构15-252.1 新型磁阻式磁力悬浮系统简介15-182.1.1 Halbach 永磁阵列特点及应用15-162.1.2 磁阻力效应16-172.1.3 新型磁阻式磁力悬浮系统17-182.2 不同结构磁力悬浮系统对比18-222.2.1 三种磁力悬浮系统18-192.2.2 不同磁力悬浮系统对比分析19-222.3 磁力悬浮系统结构改进22-232.4 本章小结23-253 HALBACH 阵列磁力悬浮系统悬浮性能研究25-433.1 被动悬浮特性分析25-283.1.1 竖直方向刚度25-263.1.2 扭转刚度26-283.2 被动悬浮性能的影响因素28-353.2.1 竖直悬浮力的影响因素28-343.2.2 扭转回复力矩的影响因素34-353.3 不同负载动态仿真35-403.4 侧向力分析40-423.5 本章小结42-434 侧向气隙控制器设计43-594.1 侧向气隙控制系统方案选择43-444.2 侧向气隙控制系统数学模型44-484.2.1 单电磁铁电磁吸力数学模型45-464.2.2 侧向气隙控制系统动态模型46-484.3 侧向气隙控制系统PID 控制48-524.3.1 PID 控制器原理48-494.3.2 PID 控制参数设计49-524.4 模糊自适应PID 控制52-584.4.1 模糊控制原理52-534.4.2 模糊自适应PID 控制器设计53-574.4.3 模糊自适应PID 控制仿真57-584.5 本章小结58-595 侧向气隙控制系统软硬件设计59-695.1 硬件设计59-645.1.1 数字控制器选型59-605.1.2 电源转换电路及时钟复位电路60-615.1.3 气隙传感器及A/D 输入设计61-635.1.4 D/A 输出设计635.1.5 串行通讯接口设计63-645.2