悬挂式永磁悬浮系统的悬浮特性研究.pdf

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1、第ll期组合机床与自动化加工技术No．1l2012年11月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueNOV．2012文章编号：1001—2265(2012)11—0025—04悬挂式永磁悬浮系统的悬浮特性研究术孙凤，王亚刚，李东生，赵喜盛(1．沈阳工业大学，沈阳110870；2．沈阳机床股份有限集团，沈阳110142；3．中交一公局三公司，北京101102；4．沈阳新松机器人自动化股份有限公司，沈阳110168)摘要：为了实现超洁净空间的物料传送，磁悬浮技术已被应用于无尘传送装置的

2、开发中。采用永磁铁及直线驱动器提出了一种悬挂式永磁悬浮系统。基于该永磁悬浮装置的结构及悬浮原理，建立系统的动力学模型。利用系统的动力学模型，对该系统的能控性及能观性进行分析。采用MATLAB及PD控制方法对悬浮系统进行悬浮仿真及特性分析，并利用永磁悬浮实验装置进行悬浮实验研究。关键词：永磁悬浮；悬挂式；零功率；MATLAB仿真中图分类号：TH16；TG65文献标识码：ACharacteristicsAnalysisofaHangingTypePermanentMagneticSuspensionSystemSUNFeng，WANGYa—g

3、ang，LIDong—sheng，ZHAOXi—sheng(1．ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China；2．ShenyangMachineToolCo．，Ltd，Shenyang110142，China)Abstract：Inordertorealizethetransitofmaterialinsuper—cleanroom，themagneticsuspensiontechnol-ogyhasbeenappliedfordevelopingtheno—dirttransi

4、tdevices．Thisresearchdevelopedahangingtypepermanentmagneticsuspensiondeviceusingthepermanentmagnetandlinearactuator．Thispaperwillintroducethesuspensionprincipleofthissystem，andsetupadynamicmode1．Thecontrollabilityandobservabilitywillbeanalyzedwiththemode1．Thesuspensionsim

5、ulationwillcarryoutusingMATLABandPDcontrolmethod，andthecharacteristicswillbeanalyzed．Finally，usingtheprototype，theSUS—pensionexperimentsalsowillbeca~iedout．Keywords：permanentmagneticsuspension；hangingtype；zeropower；MATLABsimulation代电磁线圈，并大幅度降低能耗。因此，很多磁悬0引言浮技术的研究者已经把目光转向应用

6、永磁铁的永磁悬浮技术因为拥有无摩擦、无需润滑的优点，磁悬浮技术的研究中。在永磁悬浮技术在传送已被广泛应用于很多领域。根据磁悬浮的工作方式装置的研究中，冈宏一等人采用永磁铁的运动控制和结构特点，磁悬浮可以分成两种类型：一类为回转方法实现了悬挂式永磁悬浮实验装置的开发；作运动，如各种回转主轴用磁悬浮轴承、无轴承电机者等人提出了采用盘形磁铁的可变磁路式永磁悬等。；另一类为直线运动，如磁悬浮列车、磁悬浮工浮方法加。作台、传送装置等。在这些应用研究中，大部分本文根据悬挂式的永磁悬浮装置的结构特征及采用的是以电磁线圈为悬浮力源的电磁悬浮技术。悬浮原理

7、，建立系统的动力学模型，对系统的能控性例如，在磁悬浮技术应用于传送装置的研究中，日本和能观性进行了理论分析，采用MATLAB及PD控制东芝的森下明平等人首先提出采用电磁悬浮技术开方法对悬浮系统进行悬浮仿真及特性分析，并利用发悬式的无尘传送装置。电磁悬浮技术控制容永磁悬浮实验装置进行悬浮实验研究。易、鲁棒性好等优势，但同时也存在电磁线圈的体积1永磁悬浮原理大、发热大、能量利用率低等问题。近些年来，永磁材料的迅猛发展，使得单位体该永磁悬浮系统的简化结构图如图1所示。图积的永磁铁产生的吸引力大幅度提高。特别是稀中悬浮装置被简化成铁质棚轨、永磁铁

8、、直线驱动器土永磁材料的出现，使永磁铁在一定程度上可以取和定子框架部分。在该悬浮装置中，铁质棚轨作为收稿日期：2012—02—03}基金项目：国家自然科学基金(51105257)；辽宁省博士启