电磁-永磁混合磁悬浮系统的悬浮刚度研究

对电磁–永磁混合磁悬浮系统的悬浮刚度问题展开研究,基于混悬系统的力学模型,导出了悬浮刚度与永久磁铁的厚度、截面积、材料特性等因素及PID控制中的比例系数之间的约束关系,说明悬浮刚度大小对于混合磁悬浮系统控制功耗的影响,并分析了最优线性度下的最优悬浮刚度及最优比例系数的取值问题。分析结果表明,选取合理的永久磁铁结构及比例系数能提升系统的悬浮刚度,合理地增加悬浮刚度能降低混悬系统的控制功耗,同时提高系统的稳定性及承载能力。

准零刚度磁悬浮隔振平台主动混合控制系统设计

为增强准零刚度磁悬浮隔振平台的隔振性能,减轻振源振动对隔振对象的干扰,优化其主动混合控制系统设计;改装传感器、功率放大器和驱动设备,将控制器调整至主动混合模式,调整系统电路的连接方式,完成控制硬件系统的设计;模拟准零刚度磁悬浮隔振平台工作过程,通过平台数据采集、特征提取和特征匹配等环节,检测平台被隔振对象的振动状态;测量振动状态下,测量准零刚度磁悬浮隔振平台实时电磁力,作为平台控制的初始值;在电磁理论的支持下,通过电磁力和电流控制量的计算,从主动和混合两个方面实现磁悬浮隔振平台的主动混合控制功能;测试实验结果表明:主动混合控制系统应用后,准零刚度磁悬浮隔振平台中作用在被隔振对象上的振动幅度和频率衰减率分别提高了62.34%和32.005%;在准零刚度磁悬浮隔振平台控制效果方面具有明显优势。

常导电磁悬浮动态特性研究

以常导磁浮车辆的悬浮导向基本单元为对象,对采用两级串联悬浮控制的单磁铁悬浮系统进行悬浮刚度和阻尼特性的理论与数值分析.分析结果表明:电磁悬浮刚度与间隙反馈系数成正比,悬浮阻尼与间隙变化速率反馈控制系数成正比;车体二系悬挂频率、轨道基频和控制系统特征频率任意两者互相接近时,容易发生车轨共振.

可控永磁悬浮系统动态特性的研究

针对单个电磁永磁混合悬浮系统的特点,建立其数学模型,采用两级串联的悬浮控制器对其进行控制,并对整个控制系统进行了动态特性的仿真分析和研究。分析结果表明:电磁永磁混合悬浮系统的悬浮刚度与间隙反馈系数成正比,悬浮阻尼不仅与间隙反馈系数成正比,而且也与间隙变化速率反馈控制系数成正比。从而为电磁永磁混合悬浮控制系统的设计和开发应用打下了一定的基础。

永磁混合悬浮磁铁设计及特性分析(英文)

基于磁路电路等效性原理,构建了混合悬浮系统的数学模型,并从承载力、可控性及永磁工作点对混合悬浮磁铁进行了优化设计。对于设计的混合磁铁,进行了刚度问题的分析,推导了刚度与永久磁铁截面积及厚度的关系,并导出在最优间隙反馈系数下混合磁铁结构的最优悬浮刚度。有限元仿真结果表明,适当增加永久磁铁的截面积能提高混合磁铁的承载能力、可控性及悬浮刚度,并使永磁材料工作于最大能积点附近。

超导陀螺转子的磁悬浮特性分析

超导陀螺是利用低温超导体的Meissner效应实现转子悬浮的一种精度高、能耗少的惯性器件.为研究超导陀螺转子的磁悬浮特性,文章介绍了超导陀螺的转子超导磁悬浮结构及悬浮原理,分析了转子间隙内磁通与间隙间的关系,推导出了由8个结构完全相同的超导线圈形成的球形腔内转子的磁悬浮力及磁悬浮支承刚度的定量计算公式,指出磁悬浮力的大小与间隙内磁通量的平方成正比,与间隙量的平方成反比,磁悬浮支承刚度则与间隙内磁通量的平方成正比,但与间隙量的立方成反比.根据转子受力建立了转子的二阶无阻尼偏移模型从而为转子的偏移控制奠定了基础.文章最后对实现陀螺转子的超导支承做了探讨,对影响磁悬浮力和磁悬浮刚度的因素进行了分析并提出了相应的解决方案.

磁悬浮水平振动台的研究

本文设计研究了磁悬浮水平振动工作台。对影响振动台性能的主要因素进行了优化设。提出了磁极工作气隙的设计原则,阐述了合理选择工作气隙是提高磁悬浮刚度和力反馈灵敏度的有效途径。使用结果表明,这种磁悬浮工作台具有较强的实用价值。

永磁电动悬浮系统单目标性能优化

针对超高速永磁电动悬浮系统浮重比、浮阻比和悬浮刚度的优化问题,划分了求解域,建立了边界条件,明确了电磁力的表达式;采用了控制变量法,选取了5组相互独立的特征参数,分析了特征参数对各优化指标的影响,指出了不同优化指标的可优化变量;研究了不同悬浮间隙下浮重比最大时,永磁阵列波长、厚度、宽度和感应板宽度、厚度的取值,探讨了不同悬浮间隙下浮阻比最大时,永磁阵列波长和感应板厚度的取值,分析了不同悬浮间隙下悬浮刚度最大时,永磁阵列波长、厚度、宽度和感应板厚度的取值;开展了永磁电动悬浮系统试验研究,得到了电磁力随永磁阵列线速度的变化规律。研究结果表明:超高速情况下,浮重比随永磁阵列剩磁的增加而显著增加,随单位波长永磁体个数的增加而单调增加,随永磁阵列波长和宽度的增加大体上先增加后减少,浮重比受永磁阵列厚度的影响明显;浮阻比受永磁阵列剩磁、永磁阵列宽度、感应板宽度、悬浮间隙的影响较小,受感应板厚度影响明显,永磁阵列波长、厚度和速度越大对提高浮阻比越有利;悬浮刚度随永磁阵列剩磁、永磁阵列宽度及厚度的增加单调递增,随永磁阵列波长的增加先增加后减少,随导体板厚度的增加先迅速增加然后缓慢下降,随悬浮间隙的增加变化显著,随速度几乎不发生变化;以浮重比为优化指标,当悬浮间隙从0.012 m增加至0.020 m时,永磁阵列厚度、波长、感应板宽度的最优取值逐渐增加,而永磁阵列宽度的最优取值逐渐减小,浮重比最优值下降了约50.00%;以浮阻比为优化指标,当永磁阵列波长从0.050 m增加至0.500 m时,感应板厚度的最优值逐渐增加,浮阻比的最优值提高了约2倍;以悬浮刚度为优化指标,当悬浮间隙从0.012 m增加至0.020 m时,永磁阵列波长的最优取值逐渐增加,永磁阵列宽度最优值等于感应板宽度,感应板厚度的最优取值约为0.001 m,悬浮刚度的最优值下降约50.00%;试验得到的线速度为0~50.00 m·s^(-1)时的电磁力变化趋势与理论计算、仿真结果一致,悬浮力随速度的增加先迅速增加,然后逐渐平稳;磁阻力随速度的增加先迅速增加,在线速度为4.00 m·s^(-1)附近时达到最大,然后缓慢下降。

球形腔内超导陀螺转子的支承特性分析

简要介绍了超导悬浮的物理基础,着重分析了球形腔内超导陀螺转子的支承特性:首次给出了由八个结构完全相同的超导线圈所形成的球形腔内陀螺转子的磁悬浮力及磁悬浮力支承刚度的定量计算公式,然后给出在外力作用下的转子运动模型。文章最后对提高超导支承悬浮力和支承刚度的影响因素进行了分析并提出了相应的解决方案从而为超导陀螺的研究与设计提供了一些理论参考。