磁悬浮球控制系统

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1、北京交通大学硕上毕业论文磁悬浮球控制系统摘要随着磁悬浮列车和磁悬浮轴承的发展，人们逐渐对磁悬浮系统有了更深的认识，但这些磁悬浮系统都是以磁悬浮球为研究基础的。本论文主要完成PDF控制方法在电磁悬浮系统中的应用以及直径为1.5m磁悬浮球的结构设计。从磁悬浮球实验入手，进一步验证PDF控制的实用性和在磁悬浮系统中的应用前景，进一步优化磁悬浮球的结构设计。在控制部分，本文在先完成建立被控对象数学模型的基础上，利用“根轨迹法”和“根结构理论”，设计出PDF控制器，设计和制造出实验所需的电磁铁和悬浮装置，最

2、后完成模拟控制电路的设计和调试。并从理论和实验两个方面对这种控制方法进行多方面的分析，结果证明PDF控制是一种具有响应速度快、控制稳定性好和鲁棒性强等优点的控制方法，在这些方面要优于传统的控制方法，在磁悬浮领域具有一定的应用前途。在结构设计部分，本文对磁悬浮球支撑架和球体内机构部分进行了有限元分析和优化设计，以达到我们所需的结构强度和其他要求。〔关键词」PDF控制、电磁悬浮、鲁棒性、结构设计、有限元分析第1页北京交通大学硕士毕业论文磁悬浮球控制系统AbstractWiththedevelopmen

3、tofelectromagneticsuspendedtrainandbearings,thepeoplecometoknowtheelectromagneticsuspendedsystem.But,theelectromagneticsuspendedballisfoundationoftheabovetwoelectromagneticsuspendedsystems.ThemainworkofthisthesisistostudytheapplicationofPDFcontrolofel

4、ectromagneticsuspensionanddesigntheimplementofelectromagneticsuspendedballwhichdiameteris1.5m.TheauthorverifiesthepracticalofPDFcontrolandprospectinelectromagneticsuspensionthroughexperimentsofelectromagneticsuspendedballandoptimizestheimplements.Onco

5、ntrolsystemaspect,onthebaseofthesystemanalysis,amathematicalmodelissetup.APDFcontrolsystemisalsodesignedbythemethodof"rootlocus"and"rootconfigurationtheory"respectively.Thenanelectromagnetandadeviceofelectromagneticsuspensionsystemaredesignedandimplem

6、ented.Atlasttheanaloguecontrolcircuitissetupandtuned.TheexperimentresultverifiesthatPDFcontrolisacontrolmethodprovidingfasterresponse,betterstabilityandhigherrobustness,andPDFcontrolisbetterthanthatoftraditionalcontrolandshowspromiseinapplicationofthe

7、fieldofelectromagneticsuspension.Ondesigningimplementaspect,inordertoduetoourrequirementsonintensionandsomeoneelse,weusethesoftwareonFEMtodealwiththesupportedpartandthepartsinnertheball.[Keywords]:Pseudo-DerivativeFeedbackControl,ElectromagneticSuspen

8、sion,Robustness,MachineryDesign,FEM,第2页北京交通大学硕士毕业论文磁悬浮球控制系统第一章绪论'1.1磁悬浮技术的发展与现状川磁悬浮技术的发展始于上世纪，恩思霍斯发现了抗磁物体可以在磁场中自由悬浮，此现象于1939年由布鲁贝克进行了严格的理论证明。以后的研究又证明，如果最小有一阶自由度受外部机械约束的话，强磁性物体可以用磁力悬浮于稳定平衡状态。至此，磁悬浮理论己经发展得较为完善了。但是它的实际应用研究直到最近二十年才广泛开展。近年来，磁悬浮技术得到