文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
磁斥型混合悬浮球的结构设计与控制研究
姓名:郭建光
申请学位级别:硕士
专业:控制科学与工程
指导教师:胡业发
20100501
摘要磁悬浮技术是一门新兴的机电一体化技术,其优点明显:无机械摩擦、不需润滑、功耗低、噪音小、可以大大延长机械本体的使用寿命等等。通过悬浮球这种外观简单、价格低廉的装饰品向人们普及磁悬浮原理,展示地球的真实状态,寓教娱乐,融知识与趣味与一体,感受高科技产品的神奇魅力。当前,进行磁悬浮技术的研究,可以实现各个学科间的交叉与渗透,推动磁悬浮高新技术产品的开发与应用。因而,具有十分重要的理论和现实意义。由于常规磁悬浮地球仪的悬浮体位于线圈下部,在视觉方面具有局限性,因此本文提出设计了一种悬浮体位于基座上方的磁斥型混合悬浮球,这种混合扰从而使得悬浮球稳定悬浮。论文的主要研究内容如下:樯芰舜懦庑突旌闲∏蛳低车淖槌桑治隽怂墓ぷ髟怼T诮峁股计过程中,分别介绍了永磁支承结构、电磁支承结构的设计原理、设计过程,对各种结构参数进行了仿真。肁仿真软件验证了整套装置设计的合理性。根据仿真数据推导了系统的数学模型。从经典控制理论的角度,求出了控制系统的传递函数,并且仿真验证了系统的可控性和可观性。菔P停柚鶰疭ぞ撸跃涞腜控制及其各种改进形式进行了仿真。在控制器设计部分,分别介绍了电源电路、霍尔传感器电路、控制器电路、功放电路的设计过程。詈螅ü笛榈玫搅吮疚乃杓葡低吃诰蔡∈钡牡缪故涑銮摺传感器输出曲线、电磁线圈电流曲线,得到了比较满意的效果。同时,也验证了当给悬浮球施加一个外部干扰时它的加速度曲线,结果表明在一定时间内悬浮球能够自动稳定,说明系统具有一定的抗干扰能力。通过以上工作,全面介绍了混合磁悬浮装置的设计原理、设计过程。为今后进行更深入的研究工作打下了基础。关键字:混合磁悬浮,抡妫琍控制,霍尔传感器。悬浮装置是依靠永磁铁之间的斥力与重力平衡,电磁铁施加电磁力平衡外部干
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日期吵≯研究生┟:交翌立际签名期酗卜武汉理工大学学位论文独创性声明及使用授权书独创性声学位论文使用授权书明C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。注:此表经研究生及导师签名府■谱戛两磕学位沦文霜耍商页。本人声明,〉玫难芯成果。尽我所知,除了文申特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为荻得武汉理大学或其它教育￡难或证书而使心过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在沦文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生┟:本人完全了解武汉理ご笱в泄乇A簟⑹筳唬唬谎宦垡宓墓娑ǎ矗貉S腥ū本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采埘影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理丁大学认可的园家有关机构或沦文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。
第滦髀磁悬浮技术的发展现状磁悬浮技术是集成多个学科的机电一体化技术,其中包括电磁学、电子技术、动力学、信号处理、机械学、控制工程等。磁悬浮是利用磁场ㄓ来场和电磁场拇帕朔亓Γ锾逍∮诳占渲械囊恢旨际酢岸啊啊!由于悬浮体和支撑装置之间通过磁场进行支承,因此无任何接触,摩擦也就不复存在,从而避免了由机械摩擦带来的磨损和损耗。应用了磁悬浮技术的运动装置具有以下优点”。:扌栌糜徒腥蠡梢允∪ケ谩⒐艿馈⒐似鳌⒚芊庠<芄皇迪址墙哟ナ降脑硕刂疲苊饬嘶到哟ィ跎偎鸷模映ど牡停谠寄茉矗跣×怂鸷模哂泻艽蟮母斩龋茨芄辉谛⌒谐棠谑涑龊艽蟮那Γㄎ弧⒖刂凭ǘ雀撸扇衔F渚ǘ扔形灰拼ǜ衅骶龆ǎ正因为磁悬浮轴承具有以上诸多优点,目前各国已广泛开展了对磁悬浮产品和控制系统的研究。随着微电子芯片技术、控制理论、电磁理论及新型磁材广泛应用于交通、机械加工、空间技术、工业运输、冶金、展览和医疗等领域。磁悬浮的研究起源于世纪年代,早期的研究领域主要局限于被动悬浮,多用于仪器、仪表、导航等需要无摩擦的领域。。随着控制元器件和其它新材料的不断发展与完善,磁悬浮技术的研究范围和技术领域也在扩大:年代中期,法国、日本、美国研究了主动磁悬浮技术。期间,法国径曰谥鞫判〉牡缰髦峤辛搜芯浚挥氪送保拦系统对于磁悬浮技术在卫星飞轮上的应用也投入了大量的人力物力进行研究,这时主要研究的是主动与被动相结合的混合磁悬浮技术,并于年将第一个磁力轴承应用在卫星导向器飞轮上,取得了巨大的经济效益“儿训!进入年代,计算机技术得到了飞速发展,使得数字控制的领域越来越广。武汉理工大学硕士学位论文备使用寿命;换岵廴疚铮辞褰辔尬