磁懸浮系統(tǒng)課件

一、概述1.磁懸浮系統(tǒng)簡介

磁懸浮球控制系統(tǒng)是研究磁懸浮技術(shù)的平臺(tái)，它是一個(gè)典型的吸浮式懸浮系統(tǒng)。一、概述1.磁懸浮系統(tǒng)簡介2.磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域磁懸浮列車2)磁懸浮軸承3)高速磁懸浮電機(jī)4)

磁懸浮的其他應(yīng)用領(lǐng)域風(fēng)洞磁懸浮系統(tǒng)、磁懸浮隔振系統(tǒng)、磁懸浮熔煉2.磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域3.系統(tǒng)組成

磁懸浮實(shí)驗(yàn)裝置主要由LED光源、電磁鐵、光電位置傳感器、電源、放大及補(bǔ)償裝置、數(shù)據(jù)采集卡和控制對象(鋼球)等元件組成。它是一個(gè)典型的吸浮式懸浮系統(tǒng)。系統(tǒng)組成框圖見下圖。3.系統(tǒng)組成二、系統(tǒng)建模1.微分方程的推導(dǎo)(1)控制對象的動(dòng)力學(xué)方程二、系統(tǒng)建模1.微分方程的推導(dǎo)(1)控制對象的動(dòng)力學(xué)方程(2)系統(tǒng)的電磁力模型電磁力可改寫為：可知電磁吸力F(i,x)與氣隙x是非線性的反比關(guān)系(2)系統(tǒng)的電磁力模型電磁力可改寫為：可知電磁吸力F(i(3)電磁鐵中控制電壓和電流的模型由電磁感應(yīng)定律及電路的基爾霍夫定律可知L—小球沒處于電磁場中時(shí)的靜態(tài)電感；L0—小球處于電磁場中時(shí)線圈中增加的電感（即氣隙為零時(shí)所增加的電感）；a—磁極附近一點(diǎn)到磁極表面的氣隙；則電磁鐵繞組中的電壓與電流的關(guān)系可表示如下：(3)電磁鐵中控制電壓和電流的模型由電磁感應(yīng)定律及電路的基爾(4)系統(tǒng)平衡的邊界條件小球處于平衡狀態(tài)時(shí)，其加速度為零，由牛頓第二定律可知小球此時(shí)所受合力為零。小球受到向上的電磁力與小球自身的重力相等，即：(4)系統(tǒng)平衡的邊界條件小球處于平衡狀態(tài)時(shí)，其加速(5)系統(tǒng)方程的描述(5)系統(tǒng)方程的描述(6)系統(tǒng)控制模型的建立定義系統(tǒng)對象的輸入量為功率放大器的輸入電壓也即控制電壓

Uin

，系統(tǒng)對象輸出量為x所反映出來的輸出電壓為Uout

(傳感器后處理電路輸出電壓)，則該系統(tǒng)控制對象的模型可寫為：(6)系統(tǒng)控制模型的建立定義系統(tǒng)對象的輸入量為功率放大器的輸有開環(huán)系統(tǒng)的特征方程為：As2?B=0有開環(huán)系統(tǒng)的特征方程為：As2?B=02.系統(tǒng)物理參數(shù)2.系統(tǒng)物理參數(shù)磁懸浮系統(tǒng)課件三、仿真及實(shí)驗(yàn)1.根軌跡分析給系統(tǒng)施加脈沖擾動(dòng)，輸出量為小球質(zhì)心和磁極之間的氣隙考慮到輸入r(s)=0，結(jié)構(gòu)圖變換三、仿真及實(shí)驗(yàn)1.根軌跡分析給系統(tǒng)施加脈沖擾動(dòng)，輸出量為2.完成報(bào)告內(nèi)容

（1）對磁懸浮實(shí)際系統(tǒng)模型進(jìn)行可控性分析。（2）根軌跡校正對于傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)控制器，使得校正后系統(tǒng)的要求如下：調(diào)整時(shí)間ts=0.2s(2%)；最大超調(diào)量Mp≤

10%