管绞机磁力支承结构设计和控制的研究

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1、管绞机磁力支承结构设计和控制的研究摘要由于电磁力效应对比机械力效应具有无磨损、无噪声、少污染等优点，将电磁学引入到传统机械结构领域来一直是众多研究人员努力的方向。本文针对管绞机的具体情况，对其磁力支承结构和控制部分迸行了研究。文章分析了绞体主轴的超静定问题，计算出需要的磁力大小；给出了磁力支承系统设计的流程图；讨论了定子电磁铁各个参数的选择和设计，给出了电磁铁和支架的实际选用参数；对定予电磁铁电磁场和支架结构进行有限元分析，验证其结果能满足需要；给出了实际加工生产出的磁力之承系统，推导出稳定的磁力支承系统应该需要进行闭环控制；给出了PID控制器其中

2、各参数的选择范围，并进行仿真，显示出PID控制器对整个系统稳定性的作用和效果。关键词：电磁铁，支架，电磁场，有限元，PID控制ResearchonDesignofMagneticSuspensionStructureandControlofCable-creatingMachineAbstractBycomparisonwiththeeffectofeleetronmagnetieandmechanicalforces，thelatteronehastheadvantagewithnoabrasion，noise，littlepollution，e

3、te．Lotsofresearchershavetriedtoemploytheelectronmagneticsintothetraditionalmechanicalstructurefield．ByconsideringtherealsituationsofCable-creatingmachine，themagneticsuspensionstructureandcontrolhavebeengraduallydelvedinto．Inthisdissertation，theredundantquestionoftheprincipalax

4、ishasbeenanalyzed，andtherequiredmagneticfoteeshavebeenfiguredout，Theflowchartfordesigningthewholesuspensionstructurehasbeenprovided．Aftertakingintoaccountoftheselectionanddesignofeveryparameteroftheelectromagnet，therealselectedparametersoftheelectromagnetandbrackethavebeenpres

5、ented．TheelectromagneticfieldofstatorelectromagnetandstructureofbrackethavebeenanalyzedthroughFEM，andtheresultreflectsthatthesetwopartscouldsatisfytheneeds．Thenthepracticalmanufacturedmagneticsuspensionstructurehasbeenoffered．Inordertomakethemagneticsuspensionsystemtobestable，

6、theneedofclosedloopcontrolisdeducted．TheselectionregionsofthethreeparametersofthePIDcontrollerareprovided，andbysimulationthePIDcontrollercouldhaveusefuleffectandimpactonthestabilityofthewholesystem．Keywords：Electromagnet，Bracket，Electromagneticfield，FEM，PIDcontrol插图清单图卜l电绞管缆机绞

7、体⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4图1-2托辊外形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4图卜3磁力悬浮支承系统基本结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5图2—1磁力悬浮支承闭环系统工作原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7图2—2托辊支承结构实物图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9图2—3管绞机主轴力学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10图2-4管绞机悬浮支承图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1I图2-5定子电磁铁与安装支架图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12图2-6实体模型图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12图3—1磁路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15图3-2磁力支承结构参