混合磁悬浮系统零功率抗偏载控制方法研究

针对混合磁悬浮洁净传送装置无法兼顾零功率和抗偏载悬浮的问题,提出一种磁铁可动式混合磁悬浮系统,并设计了其零功率抗偏载控制策略。该系统中一个磁极固定,其他两个磁铁可绕悬浮圆盘中心轴线转动,通过调节气隙长度和磁铁转动角度克服偏载引起的扰动力和扰动力矩,从而实现零稳态电流和抗偏载悬浮。首先建立系统的线性变参数模型,分析该系统实现零功率水平悬浮需要满足的条件。零功率抗偏载控制策略在比例-微分控制器中引入电流和气隙偏差的积分反馈,并应用质心观测器反求磁体转动角度,求解方法分别采用雅可比逆变换解析求解和查表法内插取值两种方法。试验结果表明,该系统能够在偏载条件下保持零功率水平悬浮,应用雅可比的连续控制策略具有更好的纠偏特性,稳态时电流波动范围小。

永磁悬浮技术的实现机理与发展现状

永磁悬浮技术利用磁体与磁体或铁磁体之间力的作用实现无接触支撑,具有无摩擦、低能耗等显著特点。随着稀土永磁材料的发展,具有高剩磁、高矫顽力、高磁能积的永磁体大幅提高了系统的承载性能,国内外学者相继开展了永磁悬浮技术的研究工作。我国的稀土储量居世界首位,发展永磁悬浮技术具有天然优势和重要意义。首先,明晰了永磁悬浮技术的机理和特点;其次,系统性回顾了永磁被动悬浮和永磁主动悬浮技术的发展历史,并重点阐述了气隙调节式、磁阻调制式、磁源调整式三种永磁主动悬浮系统的磁路结构、悬浮特性及研究现状;再次,分析了磁路设计与优化、磁力精确建模、系统性能与控制方法等技术难点,并提出相应的解决策略;最后,展望了永磁悬浮技术在重力补偿器、轻载微型轴承、低频隔振等领域的未来应用前景及发展趋势。