【導(dǎo)讀】行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。假設(shè)在參考位置上，轉(zhuǎn)子受到一個向下的。因此，不論轉(zhuǎn)子受到向下或向上的擾動，轉(zhuǎn)子始終能處于穩(wěn)定的平衡狀。這就是目前磁懸浮技術(shù)應(yīng)用得最廣的應(yīng)用[1]?；蚯袛嚯娏鲿r，相互的作用力就減小至消失。磁懸浮技術(shù)今天看似乎還是一個新。鮮事物，其實它的理論準(zhǔn)備有很長的歷史。的磁懸浮技術(shù)發(fā)展緊密相關(guān)。因為六、七十年代，是世界磁懸浮技術(shù)應(yīng)用研究的。鼎盛時期，利用磁懸浮技術(shù)解決一些應(yīng)用難題是那時的熱點。目前，國內(nèi)國防科技大學(xué)和西南交通大學(xué)都在進(jìn)行磁懸浮技術(shù)的研。2020年，國防科大磁懸浮實驗線路建成，磁懸浮在中國的市場運(yùn)做進(jìn)展也很順利，德國。修建一條可能將是世界上首條進(jìn)行商業(yè)運(yùn)行的磁懸浮鐵路。量，很難達(dá)到要求，因而常反復(fù)進(jìn)行多次還達(dá)不到平衡要求，特別是高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子，動平衡測試機(jī)采用相應(yīng)精度的市售商品，其輸出量是轉(zhuǎn)子不。為此，我們提出了利用磁懸浮技術(shù)對動不平衡質(zhì)量進(jìn)行不停機(jī)自動。率放大器的占空比很敏感。

　　

【正文】 ????? 0022 （ ） Udt ydLiRdt idL y ??????? 0 （ ） 這里， m 是鋼球質(zhì)量 ， Fz為干擾力， L 為電磁鐵電感， u 為電磁鐵線圈電壓， I 為電磁鐵電流， Fy0 為電磁力在平衡位置對位移的偏導(dǎo)數(shù)， Fi0 為電磁力在平衡位置對電流的偏導(dǎo)數(shù)， Ly0 為 L 在平衡位置對位移的偏導(dǎo)數(shù)， R 為線圈電阻。 磁懸浮球系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如 下 圖 所示 [17]。 磁懸浮球系統(tǒng)傳遞函數(shù)1L?+RL y0sFts1mntFtsU (s) I(a)F a (s)Y(s) 由 上易知系統(tǒng)為三階不穩(wěn)定系統(tǒng)，必須引入校正裝置。經(jīng)過二階超前校正原系統(tǒng)由不穩(wěn)定系統(tǒng)成為具有較好頻率特性和動態(tài)特性的穩(wěn)定系統(tǒng)，但是由于系統(tǒng)是由非線性系統(tǒng)在平衡點線性化得到的模型，對于在非平衡位置的系統(tǒng)參數(shù)變化，系統(tǒng)不能自適應(yīng)，在系統(tǒng)受到較大的干擾，如：電壓的突變、電磁干擾或者受到機(jī)械振動時容易失去平衡。而且由于系統(tǒng)為零型系統(tǒng)，存在穩(wěn)態(tài)誤差。 為了解決磁懸浮系統(tǒng)中客觀存在的各式各樣的不確定性，設(shè)計適當(dāng)?shù)目刂谱魃坳枌W(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 用，使得系統(tǒng)的性能指標(biāo)（穩(wěn)定裕度）達(dá)到并保持最優(yōu)或近似最優(yōu)（使系統(tǒng)在更大范圍內(nèi)懸浮穩(wěn)定），我們進(jìn)行了磁 懸浮球自應(yīng)控制系統(tǒng)實驗 磁懸浮自適應(yīng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如 下 圖 所示 [18]。 圖4 .2 磁 懸浮自適應(yīng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電流驅(qū)動器放大器 自適應(yīng)機(jī)構(gòu) 校正器充電傳感器鋼球光源 磁懸浮自適應(yīng)控制是在磁懸浮球裝置上實現(xiàn)的。它的原理框圖主要是結(jié)合了自適應(yīng)控制原理框圖和自校正控制系統(tǒng)原理框圖，如圖所示 [18]。 比較器 參數(shù)控制器適應(yīng)機(jī)構(gòu) 控制器參數(shù)PID控 制器 被控對象輸入?yún)?shù)基準(zhǔn)參數(shù) 磁懸 浮自適應(yīng)控制原理圖 其自適應(yīng)控制系統(tǒng)主要是用來調(diào)節(jié)振動時的慣性力的。故加上自適應(yīng)系統(tǒng)，也就是在這種情況下，能夠自動調(diào)節(jié)，使這種振動成為穩(wěn)定形式。在一種穩(wěn)定的振動下，保持了系統(tǒng)信號源的形式的穩(wěn)定性。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 在原理框圖中參數(shù)估計和控制器設(shè)計必須在線實現(xiàn)，因此參數(shù)估計必須采用遞推算法，控制器設(shè)計采用盡量簡單的設(shè)計方法：極點配置法。極點配置的主要思想是尋求一個反饋控制律，使得閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點處于希望的位置。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，根據(jù)參考輸入電壓、控制輸入電壓、對象（球）輸出電壓和已知外部干擾來測量對象性能（穩(wěn)定裕度）指標(biāo)，并與給定的性能指標(biāo)進(jìn)行比較，做出決策（是否改變系統(tǒng)的校正參數(shù)），然后通過適應(yīng)機(jī)構(gòu)來相應(yīng)改變系統(tǒng)參數(shù)，以保證系統(tǒng)跟蹤上給定的最優(yōu)性能指標(biāo)，使系統(tǒng)處于最優(yōu)的工作狀態(tài) [19]。 由于原系統(tǒng)對應(yīng)校正網(wǎng)絡(luò) 可以使系統(tǒng)很大范圍穩(wěn)定，當(dāng)采樣信號進(jìn)入自適應(yīng)調(diào)整回路后，驅(qū)動自適應(yīng)機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)作用，直接改變控制器的參數(shù)，從而使系統(tǒng)的輸出逐步與模型輸出接近，直到接近相等后，自適應(yīng)調(diào)整過程就自動結(jié)束。因此使用自適應(yīng)控制系統(tǒng)后整個磁懸浮系統(tǒng)能夠有更大的穩(wěn)定范圍。 通俗而言即：對于不同質(zhì)量的球被懸浮時所受的電磁力不盡相同，它與球的質(zhì)量和電路中的電流有關(guān)。球質(zhì)量的變化可能會破壞平衡，因此必須改變電路中的一些器件的參數(shù)變化 [24]。系統(tǒng)中任意質(zhì)量的球都有其對應(yīng)的各自平衡點，當(dāng)其有很好的剛度和穩(wěn)定性時，即使有些干擾仍能穩(wěn) 定于平衡點，那么，質(zhì)量相差稍大的球也會存在公共的穩(wěn)定域，通過適應(yīng)機(jī)構(gòu)選擇控制器參數(shù)設(shè)計進(jìn)行反饋控制，從而使系統(tǒng)可以處于更大范圍漸近穩(wěn)定，也可以看成一系列平衡點構(gòu)成連續(xù)平衡。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 5 總結(jié)與展望 本設(shè)計在分析了磁懸浮技術(shù)的原理和特點的基礎(chǔ)上，論述了磁懸浮技術(shù)在提高動平衡加工精度方面的運(yùn)用。在不停機(jī)的情況下，采用激光加工器對不平衡質(zhì)量進(jìn)行自動切除，使轉(zhuǎn)子由不平衡再到平衡。與傳統(tǒng)上的在停機(jī)的情況下對不平衡質(zhì)量進(jìn)行切除相比，不僅提高了動平衡的加工精度，而且提高了系統(tǒng)的效率。 采用磁懸浮技術(shù)，使振動平臺 相對工作平臺懸浮起來，實現(xiàn)無接觸、無磨損，這就大大減小了系統(tǒng)運(yùn)作過程中摩擦力，提高了機(jī)械效率。 工作平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 所示。轉(zhuǎn)子安裝在振動平臺內(nèi)，由轉(zhuǎn)子來實現(xiàn)振動平臺的運(yùn)行，并且由自適應(yīng)裝置來調(diào)節(jié)振動中產(chǎn)生的慣性力。工作平臺上的工件安裝表面為圓弧形，振動平臺的振動形式為左右式振動。這種振動形式較之上下式的振動形式更為靈敏，工作平臺安裝表面與振動平臺之間的配合間隙量瞬時變化也就越明顯，使得傳感器對這種間隙變化的接收更加敏感，通過控制回路加以處理，最后作為激光加工器的輸入量。這就大大提高了整個系統(tǒng)的精確性 與靈敏性，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計愿望。 隨著電子元件的集成化以及控制理論和轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展，國內(nèi)外對磁懸浮技術(shù)的研究均取得了很大的進(jìn)展 [25]。但不論是在理論上，還是在產(chǎn)品化的過程中，此技術(shù)都還存在很多的難題。生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了磁懸浮技術(shù)研究的不 斷深入，同時，磁懸浮技術(shù)的發(fā)展又不斷解決了工程應(yīng)用中的許多疑難雜癥。磁懸浮技術(shù)由于無接觸、無摩損、無需用潤滑和密封等優(yōu)點，使其在許多工程領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，必將具有更為美好的發(fā)展前景。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 結(jié)束語 本次設(shè)計的課題是利用磁懸浮的運(yùn)動副摩擦力小， 外界干擾少，在動不平衡質(zhì)量影響下的工作臺位移引起磁懸浮間隙變化，導(dǎo)致磁通量變化直接作為不停機(jī)自動切除激光能量控制信號，高精度地對現(xiàn)代高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子及機(jī)械進(jìn)行動不平衡質(zhì)量切除 。是在修完所有大學(xué)課程之后進(jìn)行的一次綜合性設(shè)計，也是對以前所學(xué)知識的一次全面檢查。 在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，我充分利用了所學(xué)知識，查閱了大量參考書目，盡量將自己所學(xué)知識結(jié)合起來。進(jìn)一步明析了磁懸浮的振動特性、動平衡的原理；完成了磁懸浮的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究、工作平臺的設(shè)計；懂得了如何來分析振動系統(tǒng)、如何來設(shè)計工作平臺，以及如何正確處理和測量實驗數(shù)據(jù) ，合理計算所得結(jié)果，正確組織實驗過程，合理設(shè)計系統(tǒng)方案，以便在最佳經(jīng)濟(jì)條件下，得到最終結(jié)果。 在設(shè)計過程中遇到許多問題，在老師和同學(xué)的幫助下，順利并完成了這次設(shè)計，在此對老師致以致敬，對同學(xué)表示感激！ 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 參考文獻(xiàn) [1] 張士勇 .磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望 .工業(yè)儀表與自動化裝置 ,2020 [2] 毛軍紅 ,高琳 ,李黎川 .采用實心鐵磁體的磁懸浮工作臺的系統(tǒng)辨識 . 微加工技術(shù) .2020 [3] 陳際達(dá) .線性控制系統(tǒng) [M].長沙 :中南工業(yè)大學(xué)出版社 ,1987 [4] 孫桓，陳作模主編 .機(jī)械原 理 .高等教育出版社 ， 2020 [5] 王偉 ,李曉理 .多模型自適應(yīng)控制 [M].科技出版社 ,2020 [6] 江浩 .單磁鐵磁懸浮系統(tǒng)的動態(tài)模型與控制 .西南交通大學(xué)學(xué)報 ,1992 [7] 陳伯時 .交流調(diào)速系統(tǒng) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1998 [8] 寇惠 ,付潤蘭 ,原培新 .故障診斷的振動理論基礎(chǔ) .冶金工業(yè)出版社 ,1988 [9] 楊棣 ,唐恒齡 ,廖伯瑜 .機(jī)床動力學(xué) .機(jī)械工業(yè)出版社 ,1986 [10] 謝應(yīng)齊 ,曹杰 .非線性動力學(xué)數(shù)學(xué)方法 .氣象出版社 ,2020 [11] 曾勵，朱煜秋，曾學(xué)民等 .單自由度混合磁懸浮軸承控制 系統(tǒng)模型的研究 [J]. 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