EDS＆EMS混合磁浮系统的稳定裕度分析

对EDS＆EMS混合型磁浮系统的稳定裕度进行分析。基于混悬系统的动力学模型，利用常规的PD控制算法进行控制器设计，以此来确定控制参数的选择域范围。在相同控制参数的情况下，分析并比较了常规EMS系统和EDS＆EMS混悬系统的相位裕度，得出在一定的范围内混悬系统的相位裕度远大于常规EMS系统。分析及实验结果表明，在同样的控制器作用下，相比于纯粹的EMS，EDS＆EMS系统的稳定性能更好，抗干扰能力更强。     

抗磁-气流混合悬浮理论及仿真分析

提出了一种抗磁 气流混合悬浮结构,利用提升磁铁和气流使悬浮转子稳定地悬浮于热解石墨板上方。通过理论分析和有限元数值分析方法对该抗磁悬浮结构的悬浮特性开展研究;利用压缩氮气作为气源进行实验测试研究。在标准温度和压力下,当气流量为2 198 sccm时,悬浮转子转速达到16 666 r/min,悬浮间隙为07 mm。通过调整喷嘴的垂直位置,悬浮转子可以在悬浮间隙为02~08 mm的任意高度上稳定悬浮旋转。当气流速度达到2 748 sccm时,悬浮转子的转速增加到22 300 r/min。采用混合悬浮结构的悬浮转子具有较大的悬浮间隙和较高的旋转速度。这种悬浮结构有望应用于气流驱动下的传感、能量采集和空气轴承。     

电磁永磁混合磁浮系统的专家PID控制仿真

由于电磁永磁混合磁浮系统的悬浮磁极加了永磁部分，系统的不稳定因素增多，这就要求控制系统有更快的响应速度，更高的刚度。因此，采用自动在线调整控制参数的专家PID控制器，对整个混合悬浮控制系统进行仿真，并分析比较了专家PID控制器与传统PID控制器，证明了专家PID控制器优越性。使系统响应速度加快，超调量减少，从而可解决磁悬浮的低刚度问题。     

一种混合双定子磁悬浮开关磁阻电机

针对传统磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)存在的多变量非线性强耦合问题,并以提高系统悬浮输出能力、降低悬浮功耗为目的,提出一种混合双定子磁悬浮开关磁阻电机(HDSBSRM)。该电机采用内、外双定子结构,外定子与内定子共用一套转子结构,内定子通过引入轴向充磁型永磁环,为产生主动可控悬浮力提供稳定偏置磁场。在介绍其拓扑结构和工作原理的基础上,推导了径向悬浮系统的数学模型,分析了基本电磁特性和解耦特性,验证了其主绕组与悬浮力绕组以及两自由度悬浮力绕组之间具有的自解耦特性。并就其悬浮输出能力和悬浮功耗等方面,与传统双定子磁悬浮开关磁阻电机进行了比较,验证了其具有高悬浮输出和低悬浮功耗的优点,表明所提HDSBSRM结构的合理性与优越性。     

改进型混合悬浮系统线性控制方法的研究

悬浮控制技术是磁悬浮技术中的核心和关键,其性能的好坏,将直接影响到磁浮系统的稳定性、安全性。在一般线性控制方法的基础上进行了改进。利用简化的混合单电磁铁的动态模型得出数学模型,而后在一般控制方法基础上得出以电流作为控制输入变量的控制模型。通过对2种控制模型的仿真分析,进一步验证了改进后的控制策略的优越性。     

磁悬浮无刷直流电机新型直接悬浮力控制

针对磁悬浮无刷直流电机(BBLDCM)这一非线性、强耦合系统,为解决悬浮系统控制难度大、转子抖动严重等问题,设计了一种新型的直接悬浮力控制策略。借鉴传统的无刷直流电机直接转矩的控制思想,依据BBLDCM运行特点,推导出不同状态下的悬浮力矢量,并给出了悬浮绕组导通表,同时阐明了新型直接悬浮力工作过程。最后通过Simulink对所提控制策略进行仿真验证,结果表明该方法不仅能够实现转子稳定悬浮,而且有效削弱了悬浮转子的抖动,简化了悬浮控制系统,提高了悬浮系统的控制精度。     

高温超导混合磁悬浮系统主电路的设计

为减小悬浮能耗,增大悬浮气隙,研制了由高温超导线圈和常导线圈组成的吸力型混合悬浮系统;设计了能满足该混合悬浮系统要求的H型四象限斩波器主电路;介绍了确定其参数的方法和基于数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP)及复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,简称CPLD)的保护电路及控制器.试验表明,采用所设计的H型四象限斩波器主电路能实现高温超导混合悬浮系统的稳定悬浮,并证明了电路设计的合理性.与传统的纯常导电磁悬浮系统相比,该混合悬浮系统大大降低了悬浮功耗,能实现更大气隙的稳定悬浮,其悬浮气隙可达20mm.     

基于三电平斩波器的双电磁铁磁浮系统控制方法

在电磁悬浮系统中,由于模型的强非线性,很难实现动子在不同气隙下的稳定悬浮,需要解决系统严重的非线性问题。同时,传统的两电平斩波器驱动方式会带来较大的电流纹波,减小电流控制精度。因此针对单自由度双电磁铁磁浮平台,建立了系统的二阶电流型非线性数学模型,通过三电平控制方法,减小悬浮电流纹波,且升高母线电压后不影响电流精度。结合PID控制器,设计了精确反馈线性化的双电磁铁工作电流切换模式,提出了单自由度磁浮系统全行程悬浮的控制方法。仿真和实验结果表明,在不同悬浮气隙条件下,设计的非线性控制系统能够实现悬浮体的稳定悬浮。     

电磁永磁混合磁浮系统的专家PID控制仿真

由于电磁永磁混合磁浮系统的悬浮磁极加了永磁部分,系统的不稳定因素增多,这就要求控制系统有更快的响应速度,更高的刚度.因此,采用自动在线调整控制参数的专家PID控制器,对整个混合悬浮控制系统进行仿真,并分析比较了专家PID控制器与传统PID控制器,证明了专家PID控制器优越性.使系统响应速度加快,超调量减少,从而可解决磁悬浮的低刚度问题.     

平面转子磁悬浮陀螺的原理、建模与分析

实现平面转子的稳定悬浮是磁悬浮陀螺的关键所在.介绍了一种利用微细加工方法实现的磁悬浮陀螺仪模型的悬浮系统.在该悬浮系统中,利用电感检测的方法获取转子的位置信号,并对该信号进行PID处理,再将其用于控制悬浮线圈中的电流大小对悬浮力进行控制,最终实现了平面转子的稳定悬浮.文中进行了系统建模,对系统悬浮力进行分析,同时利用Mat lab/simulink对其仿真,得出了转子位置的动态响应,并通过改变仿真参数,对系统结构、悬浮高度等参数进行优化.     

永磁电动式磁悬浮装置的研究

针对目前电磁式磁悬浮系统悬浮气隙小且需要复杂的闭环控制等问题,永磁电动式磁悬浮系统具有悬浮气隙大和本征稳定的特性不需要复杂的闭环控制即可实现稳定的悬浮等优点.从电磁场的角度出发,建立永磁电动式磁悬浮系统的数学模型,研究其动态特性,得到悬浮力和制动力的解析表达式;建立Ansoft有限元模型,分析得出了系统的磁场分布,电磁...     

电磁永磁混合悬浮系统的神经元PID控制

悬浮控制是磁悬浮系统的关键问题之一，其牵引系统必须在稳定悬浮的基础上设计。为了降低悬浮的能量损耗，在本文的悬浮系统中加入了永磁磁极。提出了结合神经控制和传统PID控制的混合悬浮系统的神经元PID控制策略，该策略有很好的在线学习能力，自适应神经元通过自学习和相关搜索方法．用于调节PID控制器的参数，实现实时性能优化。所提出的控制策略经实验验证，在未知数学模型的情况下，可实现快速、精确和稳定的悬浮。     

基于模糊逻辑的磁悬浮混合悬浮磁极控制方案

电磁永磁混合悬浮是电磁型(EMS)高速磁悬浮列车悬浮系统的发展方向之一,由于系统具有强非线性和慢时变的特点,传统的状态反馈控制在系统参数变化较大时有可能使系统失稳.本文在简要分析系统数学模型的基础上首先给出了传统的状态反馈控制器的设计方法,并在此基础上,提出了一种非线性模糊PD控制器结合线性加速度阻尼环节和线性积分环节的混合控制器.由于模糊控制器的设计过程综合了专家经验,从而使得整个系统更具有鲁棒性,并且动态特性也得到了改善,系统响应速度更快,超调量也更小.试验结果证明了该方案是正确的.     

电动悬浮型磁悬浮列车悬浮与导向技术剖析

基于场－路相结合的分析方法,通过计算机辅助分析和仿真,深入系统地剖析了ＥＤＳ型磁浮列车最新的悬浮、导向系统。揭示了由交叉连接“８”字形零磁通线圈与超导磁体组成的系统的理论研究与工程应用价值的内涵,从而满足了高速磁浮列车悬浮、导向功能的工程需求。     

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。     

混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机电磁力的有限元计算

研究了用于磁悬浮列车牵引系统的混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机(HEFSLMSM)。该电动机的永磁体、励磁绕组以及电枢绕组均位于初级短动子上,而次级长定子仅由导磁铁心构成,适合于长定子磁悬浮列车的应用场合,结构简单、价格低廉、坚固耐用,可大大降低系统成本。通过研究HEFSLMSM磁悬浮运行原理,建立HEFSLMSM的磁链方程、电压方程,并且根据磁链方程和电压方程推导出磁悬浮力和电磁推力的数学模型。对电动机静态特性以及电磁力进行有限元计算,结果验证了该电动机磁悬浮运行的可行性。     

电磁电动式磁悬浮装置的磁场分析和力特性研究

针对目前电磁式磁悬浮无法实现静止悬浮,为实现静止稳定磁悬浮的问题,提出旋转磁场电动式磁悬浮装置方案,该装置通过在初级绕组中通入三相交变电流产生圆周运动的交变磁场,与其在次级导体中感应出的涡流磁场相互作用产生悬浮力,能够在装置静止的条件下实现稳定的悬浮.为准确分析装置力特性,建立悬浮装置的多层分环电磁模型对磁场分布求解,并直接利用磁场分析所得的磁场分布结果求解次级悬浮力和水平转矩,给出磁悬浮装置的力特性与其参数的关系;建立有限元模型,分析得出了系统的磁场分布,电磁力等的分析结果;搭建了实验平台对永磁电动式系统的基本特性进行研究,主要是悬浮力和转矩的测试;利用有限元计算和样机实验验证了理论分析和计算结果.     

一种磁悬浮直线开关磁阻电机悬浮模块设计与分析

磁悬浮直线开关磁阻电机继承了直线开关磁阻电机的优点,结合有效的悬浮设计方案,在磁悬浮运输系统中具有一定的应用潜力。研究了磁悬浮直线开关磁阻电机的悬浮模块及其改进结构,分析磁场分布和磁路模型,在此基础上,利用有限元软件进行仿真,通过结果分析发现所提出结构具有天然解耦的结构特点,可以实现悬浮力控制和推力控制解耦以及悬浮力控制与动子前进位置解耦,通过线性调节悬浮电流即可线性控制悬浮力,使悬浮电流控制为标量控制,大大降低了悬浮控制系统的复杂性。此外,改进结构可以有效提高悬浮电流利用率,减小悬浮绕组损耗。     

Experimental study of a PM-HTSC hybrid magnetic levitation system

A principle of hybrid magnetic levitation system using permanent magnets (PMs) and high-temperature superconductors (HTSCs) for a linear-motor-type carrier system in a high-quality clean room and a magnetic bearing for the flywheel energy storage system are discussed. A substantial levitation force was generated by the repulsive force between like poles of coupled magnets. However, the repulsion system with magnets is essentially unstable without control. Thus, HTSCs are applied for control elements of the PM-HTSC hybrid magnetic levitation system. In this system, the levitation force becomes stronger than in the system without PM, and we can expect sandwich-type magnetic bearing capable of sustaining greater force.     

A three-degrees-of-freedom Maglev system with actuators and permanent magnets

A magnetic suspension system with linear actuators and permanent magnets (instead of electromagnets) has been developed. In this system the bearing forces are controlled by adjusting the air gaps between permanent magnets and the levitated object (a circular disk). This system uses less energy and exhibits none of the overheating of coils typical of systems employing electromagnets. This paper describes a disk suspension system with three degrees of freedom. The system can operate either with a decentralized (distributed) feedback control system or with a centralized (lumped) one. Feedback gain matrices are calculated for each type of control system. The performances of the two types of control systems are compared by numerical simulations and experiment. This work is part of an effort to develop a magnetic levitation conveyer system.