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《西南大学》 2011年
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排斥式磁悬浮系统磁阵的设计与试验研究

余玲  
【摘要】:在当今的磁悬浮技术领域,吸引式磁悬浮技术已经比较成熟,比如磁悬浮列车以及电磁轴承等。排斥式磁悬浮技术是磁悬浮领域的另一个重要分支,相比于吸引式磁悬浮技术而言,它的结构特点使其更有利于应用在纳米加工和半导体制造等领域。但由于技术难题,特别是磁阵的设计以及控制,使得能完全实现六自由度运动的排斥式磁悬浮系统还处于研究阶段。因此,对排斥式磁悬浮系统的磁阵进行设计和试验,具有重要的理论意义和现实价值。 本论文课题在分析磁悬浮技术的类型和原理以及研究现状和发展趋势的基础上,设计了一种排斥式磁悬浮系统的磁阵排列方式,包括固定装置的磁阵排列和悬浮体的磁阵排列,分析了整个排斥式磁悬浮系统的工作原理和磁阵的磁场分布。制作了排斥式磁悬浮系统磁阵的试验模型并简化了固定装置磁阵排列方式,其中固定装置的磁阵中包含有永磁体部分和电磁永磁混合单体。根据对磁阵试验模型的数学建模,开发了排斥式磁悬浮闭环控制系统,制作了控制系统硬件电路,完成了对排斥式磁悬浮系统的单自由度控制。 控制系统硬件电路以PIC16F877A作为测控核心,主要由倾角传感器采集模块、IGBT驱动模块和串行通讯模块等模块组成。通过采集倾角传感器的信号来确定磁悬浮系统的悬浮体的工作位置状态,采用模糊PID算法计算,控制输出不同的PWM信号,从而改变电磁线圈两端的电压来对悬浮体的工作位置状态进行调整。控制系统的软件程序,主要包括A/D转换模块、模糊PID算法模块、PWM输出模块和串行通讯模块。 从控制系统各个功能模块的试验可看出,数据采集、PWM输出和IGBT的驱动都能够达到设计要求。对控制系统进行整体试验表明,悬浮体在单方向的倾斜角度可以通过电压调节(实质上是改变通电线圈的电流)来进行调整,从悬浮体的调节过程和其他各定位倾角的试验数据可看出,整体试验结果基本能够满足预设的要求,实现了对排斥式磁悬浮系统的单自由度控制。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U266.4

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前7条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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10 宋后定;;常用永磁材料及其应用基本知识讲座 第一讲 常用永磁材料的特性参数[J];磁性材料及器件;2007年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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7 李俊华;数控磁悬浮球系统的研究与实现[D];南京航空航天大学;2004年
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【相似文献】
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8 付殿波;高刚度磁悬浮系统的鲁棒控制研究[D];沈阳工业大学;2012年
9 安明伟;机床用磁悬浮系统悬浮高度的鲁棒控制研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 尹春雷;永磁、电磁混合磁悬浮系统的研究[D];山东科技大学;2003年
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