永磁、电磁混合磁悬浮系统的研究

摘要

该文介绍了单自由度永磁、电磁混合磁悬浮系统的工作原理,根据机械学、电磁学、电子学及动力学等原理,给出了永磁磁通与电磁磁通叠加计算混合磁悬浮系统的方法,由这种方法导出的计算磁感应强度和磁场力的理论计算公式,建立了混合磁悬浮系统的理论数学模型.以此为指导,结合实验,建立了系统的实验模型.分析了控制系统结构,并用计算机对混合磁悬浮系统进行仿真,得到了使系统稳定的控制参数范围,并设计了旋转控制电路.论证分析了控制策略和控制器模型.设计制作了适合于磁悬浮装置的、线性度高、灵敏度高、响应速度快,精度高的PSD光电位移传感器.最后,对系统进行了总体调试,实现了悬浮体的可控悬浮、旋转.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题的提出

1.2国内外研究的历史和现状

1.3永磁、电磁混合磁悬浮系统简介

1.4本论文所做的工作

2单自由度永磁、电磁混合磁悬浮系统的数学描述

2.1单自由度磁悬浮系统工作原理

2.2系统理论数学模型的建立

2.2.1永磁材料的特性

2.2.2磁化曲线分析

2.2.3磁路分析与计算

2.2.4磁场力的计算

2.2.5混合磁悬浮系统悬浮体的运动方程

2.3实验方法建立系统模型

2.3.1系统参数

2.3.2实验

2.3.3永磁、电磁混合系统的实验模型

2.4小结

3控制系统的设计和仿真

3.1双闭环控制

3.1.1电流内环

3.1.2位置外环

3.2控制系统稳定性分析及计算机仿真

3.2.1控制系统稳定性分析

3.2.2计算机仿真

3.3小结

4单自由永磁、电磁混合磁悬浮系统控制器的设计

4.1控制方案的比较与选取

4.2永磁、电磁混合磁悬浮系统调节器的设计

4.2.1控制器方案选择

4.2.2 PID控制规律

4.3控制器电路设计

5非接触位移传感器的设计与研究

5.1传感器的选型

5.2光电位移传感器的原理和基本结构

5.2.1 PSD结构及工作原理

5.2.2 PSD信号的检测和处理电路

5.3单片实时模拟计算芯片AD538的简介

5.3.1 AD538特点及技术参数

5.3.2 AD538的工作原理

5.4 PSD在磁悬浮装置中的位置检测新应用

5.5传感器特性测试

5.5.1信号处理具体电路实现

5.5.2 PSD传感器的位移检测特性

5.6小结

6永磁、电磁混合磁悬浮系统的实现与测试

6.1磁悬浮系统的实现

6.2旋转磁场及控制

6.2.1旋转磁场

6.2.2电路实现

6.3实验

7结论

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献