磁悬浮平台的直线运动控制研究

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1、摘要磁悬浮平台是一个新的研究领域，驱动问题是其中的一个关键问题。永磁同步直线电动机具有高可靠性，极好的动态响应以及多变的结构形式，因而成为磁悬浮平台的首选驱动部件。本文在对磁悬浮运动平台分析的基础上，着重考虑分析磁悬浮系统中运动驱动用无铁芯永磁直线同步电机的伺服系统控制问题，为实现磁悬浮运动平台的精密运动定位而努力。本文首先介绍了磁悬浮系统的驱动控制技术的发展和现状，研究磁浮运动驱动控制技术的意义，接着采取分类比较法选择磁浮平台的驱动方式，确定了无铁芯永磁同步直线电机为系统的驱动部件，构建了驱动系统的控制结构；接着用分布电流法推导计算无铁芯永磁直线电机二维气隙磁场的解析公式，采

2、用永磁直线同步电机矢量变换规律分析建立了直线电机的数学模型，并运用矢量控制方法和PID控制原理设计了直接驱动伺服系统的控制模型。然后在MATLAB／SimuIink平台下搭建了控制器的仿真系统，做了相应的仿真，给出并分析了仿真结果。再接着介绍了驱动控制系统的硬件和软件，给出了具体的硬件电路图和软件流程图。最后把无铁性永磁直线同步电机运用于磁悬浮平台上，用控制器做了相应的试验，对其进行实验分析，与仿真结果进行了对比，分析了试验结果，提出了存在的问题并给出了今后改进的建议。关键词磁悬浮，永磁直线同步电机，气隙磁场，直接驱动进给伺服系统，PID控lABSTRACTThepropuls

3、ionsubsystemisveryimportantfortherealizationofprecisionmotion．Thepermanentmagnetlinearsynchronousmotor(PMLSM)havemanyexcellentperformancefeaturessuchashigh—startingthrustforce，reductionofmechanicallossesandthesizeofmotiondevices，high—speedoperation，silenceandSOon．ItisagoodchoicetoemployPMLSM

4、asthedriverforthepropulsionmechanismofmaglevtransportationsystem．Thisthesismainlyfocusesoncontrolmethodologystudyforthecorelesslinearpermanentmagnetsynchronousmotorinmaglevtransportationsystems．Thecontentcanbesummarizedasfollows：(1)thebasicprincipleoflinearmotor,anditshistory,classificationa

5、ndcontroltechnology；(2)somegeneralcontrolmethodsofPMSMandacomprehensivedescriptionofthemethodwhichhasbeenusedinourmeglevtransportationsystem；(3)thesoftwareprogrammeandhardwarecircuitschemedesign；(4)thesimulationbasedonMATLAB／Simulinkandtheanalysisofthesimulationresult；(5)themainresultinoursy

6、stem．Inthefinalpart，theunresolvedproblemandsomepossibleimprovedmethodstosolvethisproblemarealsodiscussed．KEYWORDSmaglevtransportationsystem，PermanentMagnetLinearSynchronousMotor,PIDcontrol，switchingpoweramplifierIl原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经

7、发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众