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磁悬浮飞车动态磁场数值计算方法研究
| 论文题名： | 磁悬浮飞车动态磁场数值计算方法研究 |
| 关键词： | 磁悬浮飞车;动态磁场;数值计算;实时仿真控制系统 |
| 摘要： | 磁悬浮飞车是采用磁悬浮技术将车体悬浮于架空导轨上，采用螺旋桨驱动方式的一种全新的轨道运输方式。在飞车运行时，车体和导轨之间不接触，因此不存在机械摩擦。这种非接触、无磨损、无须润滑的特点非常适合高速运动。由于磁场的存在,飞车在运行过程中损耗现象依然严重。 本文首先阐述了磁悬浮技术的发展状况以及在众多领域的应用，介绍了磁悬浮损耗技术在国内外的研究现状。重点分析了当磁力轴承转子高速旋转时，由电磁场提供的电磁力明显比静止悬浮时小，同时产生了切向阻力的问题，采用静态磁场的数值计算方法已不再适用而提出了对动态磁场数值计算方法的研究。然后介绍了磁悬浮飞车的结构形式，运用dSPACE1103实时仿真控制系统对磁悬浮飞车进行实时系统调节以达到稳定悬浮进行运行特性实验研究的目的。 本文的主要研究对象是磁力轴承的最基本单元—U型磁力轴承支承下的磁悬浮飞车，通过分析飞车在速度效应下的磁场以及磁力线分布来研究其损耗特性。探讨了利用ANSYS计算反馈控制下动态磁场的方法，并且运用ANSYS对磁悬浮飞车的损耗特性进行了分析。研究结果显示磁悬浮飞车的损耗不是一个常数，其损耗特性与飞车的运行速度、重量、导轨材料的电阻率以及相关的控制参数有关。磁悬浮飞车的悬浮气隙越小，损耗越小。损耗随着速度的增大而增大。在悬浮气隙和运行速度相同时，飞车的重量越大损耗越大。 论文实验研究了不同质量的飞车在运行过程中的损耗情况，而且从控制理论的角度进行了分析。首先运用MATLAB/Simulink模型进行离线仿真，优化稳定悬浮状态的PID等相关参数，为实时仿真分析做好准备。最后通过dSPACE1103由离线仿真分析到实时仿真，将磁悬浮飞车实物代替仿真模型，用硬件接口关系代替Simulink中的逻辑连接关系。通过对ControlDesk界面下飞车运行过程中的相关参数进行监控、记录来分析飞车的损耗情况，并且将实验数据与数值计算结果进行对比分析，实验具有较高的准确度，验证了飞车动态磁场数值计算方法的有效性。为利用ANSYS计算带有反馈控制的动态磁场特性提出了一种方法。 |
| 作者： | 陈永伟 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王晓光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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