两级磁悬浮平台动力学特性研究

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1、摘要磁悬浮技术属于高新技术，具有无摩擦、无磨损、无需润滑、低功耗、低噪声、寿命长等优点，它在传统机械产品向机电一体化产品转变中发挥着极大作用。在超精密工作平台的快速定位及精密运动的实现过程中，磁悬浮技术的应用能够显著提高平台的工作性能。磁悬浮承载能力的优劣主要取决于工作平台的结构设计与结构参数。本文以两级磁悬浮平台为研究对象，首先利用ANSYS软件分析了平台的上、下悬浮部分与基座在静止不动和稳定悬浮两个状态下的变形，根据结果验证结构布局的合理性；其次对结构进行模态分析，由振型图得出影响平台最主要的参数是电磁铁的支承刚度；针对制造误差

2、引起的上、下悬浮部件的质心和其中心及直线电机的驱动力中心点并不重合等问题，讨论了不对中引起的瞬态力矩对结构动态特性的影响，分析了阻尼对结构稳定性的作用；最后，为了研究磁悬浮平台的机电耦合特性，在不考虑平台在直线电机驱动下的运动，只涉及每一级平台五个自由度(两级共十个)的耦合作用的条件下，建立了两级磁悬浮工作平台完整的动力学模型，为以后控制器的设计工作奠定了基础。关键词磁悬浮，平台，结构力学分析，有限元，动力学模型·本课题得到973课题资助ABSTRACTMagneticsuspensiontechniqueisoneofthenew

3、lyadvancedtechniquesinrecentyears．Ithasgreatexertionsonthetransformationfromtraditionalmechanicalproducttomechatronicsproductforitsadvantagessuchasnomechanicalcontact，nowear,lowpowerloss，noneedoflubricationandlongservicelife，etc．Ontheresearchofultra—precisionworkplatfo

4、rmforquickorientationandclosemotion，theapplicationofmagneticsuspensiontechniqueishelpfultoimprovetheperformanceofplatformprominently．Theload—bearingcapabilityofmagneticsuspensionisdeterminedmainlybythedesignandparametersofplatform．Inthispaper，atwo—levelmaglevplatformis

5、takenastheresearchobject．Firstly,thestaticsanalysisisstudied．Thedeflectionsoftheuppersuspensionpart，lowersuspensionpartandbasementisseparatelyanalyzedusingANSYSsoftwareunderthestatesofsuspensionandnon—suspension，theresultvalidatesthereasonabilityoftheplatformconfigurat

6、ion．Secondly,themodalanalysisisinvestigated．Theplotsofvibrationshaperevealthatbearingstiffnessinelectromagnethasgreatinfluenceonthefunctionoftheplatform．Thirdly,thecenterofmassinsuspensionparthasnosuperpositionwiththeforcedrivenbylinearelectricmotorduetomanufactureerro

7、r．Aimingattheproblemtheimpactonstructuraldynamicpropertiesinducedbytransientmomentfornon-superpositionisdiscussed，andtheeffectofdampingonstabilityisworkedtoo．Lastly,inordertostudythemechatronicscouplingcharacteristicsintheplatform，thedynamicequationreflectingthecouplin

8、gsystemissetupbyLagrangeequation，thatwillbegreathelptothedesignofthemagneticⅡplatecontrollerandtheselectionandoptimiz