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高速磁悬浮转镜的研究与设计

杨鹏  
【摘要】: 磁悬浮技术被认为是当今的高新技术,在交通、冶金、机械(如磁悬浮列车、 磁悬浮轴承)等领域有着越来越广阔的应用。本课题首次在国内进行了高速磁悬 浮转镜的研制。高速磁悬浮转镜作为一种新型磁悬浮电机可替代高速电机实现高 速扫描和成像在军事和工业领域广泛应用,它也是大型激光投影电视的关键设备 之一。 本文开始对磁悬浮技术的发展和应用以及磁悬浮控制的研究进行了综述;然 后给出了磁悬浮转镜模型设计,包括结构设计,铁磁材料选择、参数计算和模型 研制等;完成了磁悬浮转镜控制系统的硬件设计;建立了磁悬浮转镜的数学模型, 经过线性化处理,得到了被控对象的传递函数和状态方程;在此基础上,对磁悬 浮控制器的设计进行了研究和仿真,包括PID控制、状态反馈控制、模糊控制、 H∞鲁棒控制及平衡控制等算法研究及仿真,并给出各种算法的仿真结果和性能 比较;本文最后完成了磁悬浮转镜模型的系统控制和性能测试,其性能达到了设 计要求。 综上所述,本课题的关键技术是,磁悬浮转镜转子的悬浮刚度及起浮稳定性; 球型转子的定轴性及高速转动的振动情况;磁悬浮控制器的设计提高了系统的快 速性、抗扰性和鲁棒性。其创新点是提出了两点吸引式电磁铁和球型转子的磁悬 浮转镜结构;建立了磁悬浮转镜的数学模型及CCS、CVS、CFS控制结构模型; 提出了“平衡控制”的磁悬浮控制器的设计方法;用DSP实现了磁悬浮转镜系 统控制。


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