混合励磁悬浮系统的研究与设计

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磁悬浮是利用磁力克服重力将物体稳定悬浮在空中的技术,是一门综合材料学、电磁学,控制理论,电力电子技术、信号处理等众多领域的交叉学科,技术含量高,应用领域十分广泛。而传统的常导电磁悬浮系统(EMS,Electrical Magnetic Suspension)的线圈匝数较多,系统具有较大的电感,降低了系统控制的响应速度,严重影响了悬浮系统的稳定性,同时系统稳定悬浮时的功耗也不容忽视。混合励磁悬浮系统作为磁悬浮技术研究的最新方向之一,有效克服了传统常导电磁悬浮系统的上述缺点,增强了系统的稳定性,降低了系统功耗。 本文设计了混合励磁磁铁的结构,在磁路计算的基础上得到了磁铁结构参数的计算公式和设计流程,实际加工完成了符合系统性能要求的混合励磁磁铁。在理论上,对混合励磁悬浮系统进行数学建模,构建了双闭环控制系统模型,研究基于经典控制理论,现代控制理论和模糊控制理论的控制策略及模拟控制器的结构设计方案和参数整定方法。制作了满足本系统特殊要求的功率放大器。在计算机仿真验证的基础上,搭建了悬浮系统的实验平台,经过不断的测试及电路改进,完成了对实验平台各部分的联合调试。 文章最后给出了相应的实验结果,并对进一步的研究提出了展望。
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