常导超导磁悬浮演示试验装置的控制资料

1、西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）常导/超导磁悬浮演示试验装置的控制年 级: 2002级学 号: 20023569姓 名: 吴 华专 业: 电子科学与技术指导老师: 陈汉军2006 年 6 月 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第72页 院 系 理学院电子科学与技术系 专 业 电子科学与技术 年 级 2002级 姓 名 吴华 题 目 常导/超导磁悬浮演示实验装置的控制 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计（论文）任务书班 级 电科 2班 学生姓名 吴华 学 号 20023569 发题日期： 2006

2、年 3 月 5 日 完成日期： 2006年 6 月15 日题目 常导/超导磁悬浮演示实验装置的控制 1、本论文的目的、意义 本文目的是通过磁悬浮技术的理论研究，让跟多的人认识磁悬浮，了解磁悬浮。通过本文的理论知识的介绍，我自己设计制作了一个简单的磁悬浮装置，用于实现磁悬浮原理。通过一个简单的装置就能实现磁悬浮原理，让人们认识到磁悬浮并不是遥不可及的。本文的意义是通过对磁悬的原理分析，结合自做的小装置，希望更多采用磁悬浮技术产品应用到高校的实验室和日常生活中。让人们更多的认识磁悬浮，普及磁悬浮知识。 2、学生应完成的任务 了解磁悬浮的基本知识，磁悬浮技术的应用，磁悬浮技术在国外以及在国内的发展情

3、况。了解超导体的性质，超导磁悬浮的基本原理，并且结合实际中应用最广泛的超导磁悬浮列车说出其具体的工作原理。了解常导磁悬浮的基本知识及实现原理，并且能够对现有的常导磁悬浮列车了解出其工作原理。理论分析在超导/常导磁悬浮系统中的控制过程，方法。学生根据自己所学习到的知识设计一个小模型，用来演示磁悬浮现象。整个装置用于解释和说明磁悬浮原理和现象。通过这个装置，使磁悬浮的演示实验内容更加丰富。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 12 周）第一部查找与论文有关的英文资料和论文资料 ( 1周)第二部分学习磁悬浮相关的理论知识，进行对英文文献的学习和翻译。 ( 2周) 第三部分了解所写论文的目的、意义。并

4、开始构思论文的内容。 (3 周)第四部分根据设计的装置购置所需的器材，并且完成设计的装置。 (3 周) 第五部分攥写论文，并完成设计装置的制作 (3 周)评阅及答辩 ( 周)备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日目 录摘 要 6第一章 绪论 91. 1 问题提出 91. 2 磁悬浮的应用小装置举例 101. 3 磁悬浮列车简介 111.3.1德国的常导磁悬浮列车 131.3.2日本的超导磁悬浮列车 131.3.3中国磁悬浮列车的研究状况 141. 4 磁悬浮列车悬浮方式 151.4.1电动悬浮（EDS，磁斥式） 151.4.2电磁悬浮（EMS，磁吸式） 161.4.3永磁悬浮（

5、PMS，磁吸式） 161. 5 本文研究的主要内容、目标与方法 19第二章 常导磁悬浮的物理模型 2021 常导磁悬浮列车的物理模型 202.1.1 悬浮力的公式推导 202.1.2 磁极侧向偏移时的悬浮力和导向力 212.1.3 磁浮列车的驱动原理 212.1.4 参数 242.1.5 悬浮力损失的原因分析 252.1.6 悬浮力的补偿 262. 3 常导磁悬浮系统设计 30第三章 超导磁悬浮的物理模型 323. 1 超导体基本现象 323. 2 超导磁悬浮的原理 413. 3 超导磁悬列车的物理模型 423. 4 超导磁悬浮列车的悬浮力和导向力 45第四章 一个简单的悬浮装置 504. 1

6、 概述 504. 2 主要部件尺寸、数量及相关材料 54第五章 总结 57参考文献 59摘 要随着越来越多的磁悬浮技术应用到现实生活中的各个领域，磁悬浮这个在几年前还是很陌生的一个词现在已经广为人知。磁悬浮以悬浮力产生的原理分类可以分为超导磁悬浮和常导磁悬浮。磁悬浮的控制系统是一个很复杂的问题。本文研究的重点就是这两种磁悬浮的控制问题。超导磁悬浮是利用处于超导状态下的超导体具有斥磁力的原理产生的。超导磁悬浮的悬浮物体就是超导体本身，所以超导磁悬浮的控制重点就落在了超导体上。本文从介绍超导磁悬浮的基本应用入手，逐步深入地介绍超导体的基本物理性质，然后介绍超导磁悬浮系统的控制方法、过程和原理。与超

7、导磁悬浮相比，常导磁悬浮的应用就更为广泛，因为常导磁悬浮的实现过程要简单得多。常导磁悬浮可以分为应用电磁铁的磁悬浮和引用非电磁性磁铁（稀土永磁铁、普通磁铁等）的磁悬浮。但是由于电磁铁便于控制和利用，所以利用电磁铁的磁悬浮义勇更为广泛。本文在常导磁悬浮方面的研究是从一个实例入手，分析电磁铁式磁悬浮的原理，从而进一步研究电磁铁式磁悬浮的控制方法、过程和原理。在本文的最后，我利用在大学里所学的知识，结合本文的研究重点磁悬浮装置的控制问题，做出了一个简单的电磁悬浮装置。这个悬浮装置的原理是利用对电磁铁电流的控制来实现一个铁片在空中的来回反复运动，达到视觉上的悬浮效果。这虽然与实际的电磁铁悬浮控制方原理

8、不同，但是利用这简单手段也能够达到相同的目的。这个实例给了我们一个启示：简单的演示实验装置也能够说明磁悬浮列车等高新技术的工作原理，磁悬浮并不是遥不可及的。关键词：常导磁悬浮，超导磁悬浮，磁悬浮的控制，演示实验装置，磁悬浮列车AbstractAs more and more maglev technology is applied to each field in actual life, the word of magnetic suspension a several years ago was very strange has already widely known by the pe

9、ople. Magnetic suspension is classified and can be divided into superconductive magnetic suspension and electromagnetic magnetic suspension from the material which produces lift force. It is a very complicated problem to control the magnetism suspension system. The focal point that this text studies

10、 is that these two kinds of magnetic suspension demonstrate the design about question of controlling of the experimental provision. Superconductive magnetic suspension is to utilize the superconductor in superconductive state to upbraid magnetic force principles. To suspend object superconductor,so

11、superconductive control focal point of magnetic suspension drop on the superconductor superconductive magnetic suspension. This text is from recommend that the using basically of superconductive magnetic suspension is started with, introduce the basic physical property of the superconductor , then t

12、he control method , course and principle to introduce superconductive magnetic suspension deeply progressively. Compared with superconductive magnetic suspension, the application that electromagnetic magnetic suspension is much more extensive , because the realization course that electromagnetic mag

13、netic suspension is much simpler. Magnetic suspension that electromagnetic magnetic suspension and can be divided into the magnetic suspension which use the electro-magnet and quoted the non- electric magnetic magnet (tombarthite permanent magnet , ordinary magnet ,etc. ). But because the electro-ma

14、gnet is more convenient and utilizes controlling, it is more extensive to use the magnetic suspension of the electro-magnet. The research in electromagnetic magnetic suspension of this text is to proceed with a instance , analyse that according to the principle of electro-magnet type magnetic suspen

15、sion , thus study electromagnetic type magnetic suspension control method , course and principle further. At the end of this text, I utilize knowledge studied in the university, combine the research focal point of this text - -Demonstrate the control question of the experimental provision , has made

16、 a simple electric magnetic suspension device in magnetic suspension. The principle of the device is to make use of control on electro-magnet electric current to realize moving repeatedly back and forth in the sky of an iron plate that this suspends, reach the result of suspending on the vision . Th

17、is is it control square different principle to suspend with real electro-magnet, simple means this can achieve the the same goal too. This instance has given us one to enlighten: The simple demonstration experimental provision can state the operation principle of new and high technology , such as ma

18、glev train ,etc. too, magnetic suspension is not out of reach. Keyword: electromagnetic magnetic suspension , superconductive magnetic suspension ,the control of magnetic suspension,demonstrate the experimental provision, the maglev train 第一章 绪论1. 1 问题提出在很久以前我就知道了磁悬浮，磁悬浮具有许多的令人惊奇的特性。而如今，磁悬浮的应用已经出现我们的日常生活中，并且离我们越来越近。最有代表的磁悬浮应