【導讀】行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。假設在參考位置上，轉子受到一個向下的。因此，不論轉子受到向下或向上的擾動，轉子始終能處于穩(wěn)定的平衡狀。這就是目前磁懸浮技術應用得最廣的應用[1]。或切斷電流時，相互的作用力就減小至消失。磁懸浮技術今天看似乎還是一個新。鮮事物，其實它的理論準備有很長的歷史。的磁懸浮技術發(fā)展緊密相關。因為六、七十年代，是世界磁懸浮技術應用研究的。鼎盛時期，利用磁懸浮技術解決一些應用難題是那時的熱點。目前，國內國防科技大學和西南交通大學都在進行磁懸浮技術的研。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做進展也很順利，德國。修建一條可能將是世界上首條進行商業(yè)運行的磁懸浮鐵路。量，很難達到要求，因而常反復進行多次還達不到平衡要求，特別是高轉速轉子，動平衡測試機采用相應精度的市售商品，其輸出量是轉子不。為此，我們提出了利用磁懸浮技術對動不平衡質量進行不停機自動。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數， Fi0 為電磁力在平衡位置對電流的偏導數， Ly0 為 L 在平衡位置對位移的偏導數， R 為線圈電阻。 磁懸浮球系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖如 下 圖 所示 [17]。 磁懸浮球系統(tǒng)傳遞函數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)參數變化，系統(tǒng)不能自適應，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，設計適當的控制作邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 26 用，使得系統(tǒng)的性能指標（穩(wěn)定裕度）達到并保持最優(yōu)或近似最優(yōu)（使系統(tǒng)在更大范圍內懸浮穩(wěn)定），我們進行了磁 懸浮球自應控制系統(tǒng)實驗 磁懸浮自適應控制系統(tǒng)結構框圖如 下 圖 所示 [18]。 圖4 .2 磁 懸浮自適應控制系統(tǒng)結構圖電流驅動器放大器 自適應機構 校正器充電傳感器鋼球光源 磁懸浮自適應控制是在磁懸浮球裝置上實現的。它的原理框圖主要是結合了自適應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 參數控制器適應機構 控制器參數PID控 制器 被控對象輸入參數基準參數 磁懸 浮自適應控制原理圖 其自適應控制系統(tǒng)主要是用來調節(jié)振動時的慣性力的。故加上自適應系統(tǒng)，也就是在這種情況下，能夠自動調節(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。 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 27 在原理框圖中參數估計和控制器設計必須在線實現，因此參數估計必須采用遞推算法，控制器設計采用盡量簡單的設計方法：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)傳遞函數的極點處于希望的位置。系統(tǒng)在運行過程中，根據參考輸入電壓、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，并與給定的性能指標進行比較，做出決策（是否改變系統(tǒng)的校正參數），然后通過適應機構來相應改變系統(tǒng)參數，以保證系統(tǒng)跟蹤上給定的最優(yōu)性能指標，使系統(tǒng)處于最優(yōu)的工作狀態(tài) [19]。 由于原系統(tǒng)對應校正網絡 可以使系統(tǒng)很大范圍穩(wěn)定，當采樣信號進入自適應調整回路后，驅動自適應機構，產生適當的調節(jié)作用，直接改變控制器的參數，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，自適應調整過程就自動結束。因此使用自適應控制系統(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：對于不同質量的球被懸浮時所受的電磁力不盡相同，它與球的質量和電路中的電流有關。球質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變化 [24]。系統(tǒng)中任意質量的球都有其對應的各自平衡點，當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，質量相差稍大的球也會存在公共的穩(wěn)定域，通過適應機構選擇控制器參數設計進行反饋控制，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成連續(xù)平衡。 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 28 5 總結與展望 本設計在分析了磁懸浮技術的原理和特點的基礎上，論述了磁懸浮技術在提高動平衡加工精度方面的運用。在不停機的情況下，采用激光加工器對不平衡質量進行自動切除，使轉子由不平衡再到平衡。與傳統(tǒng)上的在停機的情況下對不平衡質量進行切除相比，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，使振動平臺 相對工作平臺懸浮起來，實現無接觸、無磨損，這就大大減小了系統(tǒng)運作過程中摩擦力，提高了機械效率。 工作平臺的結構設計如圖 所示。轉子安裝在振動平臺內，由轉子來實現振動平臺的運行，并且由自適應裝置來調節(jié)振動中產生的慣性力。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，達到了預期的設計愿望。 隨著電子元件的集成化以及控制理論和轉子動力學的發(fā)展，國內外對磁懸浮技術的研究均取得了很大的進展 [25]。但不論是在理論上，還是在產品化的過程中，此技術都還存在很多的難題。生產和科學技術的發(fā)展促進了磁懸浮技術研究的不 斷深入，同時，磁懸浮技術的發(fā)展又不斷解決了工程應用中的許多疑難雜癥。磁懸浮技術由于無接觸、無摩損、無需用潤滑和密封等優(yōu)點，使其在許多工程領域中獲得了廣泛的應用，必將具有更為美好的發(fā)展前景。 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 29 結束語 本次設計的課題是利用磁懸浮的運動副摩擦力小， 外界干擾少，在動不平衡質量影響下的工作臺位移引起磁懸浮間隙變化，導致磁通量變化直接作為不停機自動切除激光能量控制信號，高精度地對現代高速旋轉轉子及機械進行動不平衡質量切除 。是在修完所有大學課程之后進行的一次綜合性設計，也是對以前所學知識的一次全面檢查。 在這次畢業(yè)設計過程中，我充分利用了所學知識，查閱了大量參考書目，盡量將自己所學知識結合起來。進一步明析了磁懸浮的振動特性、動平衡的原理；完成了磁懸浮的結構設計研究、工作平臺的設計；懂得了如何來分析振動系統(tǒng)、如何來設計工作平臺，以及如何正確處理和測量實驗數據 ，合理計算所得結果，正確組織實驗過程，合理設計系統(tǒng)方案，以便在最佳經濟條件下，得到最終結果。 在設計過程中遇到許多問題，在老師和同學的幫助下，順利并完成了這次設計，在此對老師致以致敬，對同學表示感激！ 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 30 參考文獻 [1] 張士勇 .磁懸浮技術的應用現狀與展望 .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 .2020 [3] 陳際達 .線性控制系統(tǒng) [M].長沙 :中南工業(yè)大學出版社 ,1987 [4] 孫桓，陳作模主編 .機械原 理 .高等教育出版社 ， 2020 [5] 王偉 ,李曉理 .多模型自適應控制 [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 .西南交通大學學報 ,1992 [7] 陳伯時 .交流調速系統(tǒng) .北京 :機械工業(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 .冶金工業(yè)出版社 ,1988 [9] 楊棣 ,唐恒齡 ,廖伯瑜 .機床動力學 .機械工業(yè)出版社 ,1986 [10] 謝應齊 ,曹杰 .非線性動力學數學方法 .氣象出版社 ,2020 [11] 曾勵，朱煜秋，曾學民等 .單自由度混合磁懸浮軸承控制 系統(tǒng)模型的研究 [J]. 南京航空航天大學學報 ,1998,6:685689 [12] 施韋策 G， 布魯勒 H 著，袁烈軍譯 .主動磁軸承 [M].北京：新時代出版社 ， 1997 [13] 王莉，張昆侖，連級三 .用高溫超導線圈和常導線圈構成的混合式電磁懸浮系統(tǒng) [J].鐵道學院報 ， 2020,25(2):30 [14] 馮茲張 .電磁場 .北京：高等教育出版社 .1997 [15] 王國強 .實用工程數值模擬技術及在 ANSYS 上的實踐 .西安：西北工業(yè)大學出版社 ，2020 [16] 陳杰容，王霄燕 .低溫等離子體對纖維的表面改性 [J].紡織高?；A科學學報 ，1998,9(5):201~216 [17] 江浩，連級三 .單磁鐵懸浮系統(tǒng)的動態(tài)模型與控制 . 西南交通大學學報， 1995， 82 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 31 [18] 嚴鐘豪 .非電量電測技術 .北京：高等教育出版社， ~226 [19] 劉迎春，傳感器原理設計與應用 .長沙：國防科技大學出版社 ， ~61 [20] 龍志強，余龍華 .磁懸浮隔振技術研究 [J]機電工程 ， 1995，（ 2）： 16~29 [21] 趙志魁 .多模型自適應控制及其在三軸轉臺中的應用 [J].控制與決策 ， 1998 [22] Tsih C Wang,Yao New Electtromangic Levitation System for Rapid Transit and high Speed Transportations[J]. 1994,30~48 [23] FeiJen Wang,Ling – Hybad Mag cv System for Urban Transportations on Vchicular Technology,1989,38(1):53 [24] Zemaya A Y,Wanl C,Macey Schediling for Paralleel Procdssor Systems:Cormparative studies and Performance Issues[J].IEEE Transactios on Paaallel and Distributed Systems,1999,10(80:89~106) [25] TMS320F/C24X DSP controllers reference guide,CPU and instruction set .Literature number:SPRU160C[Z].June 1999 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 32 致 謝 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 首先，我要感謝我的導師曾周亮老師，他在我的學習與研究方面給了我大量的指導，并為我提供了良好的科研環(huán)境，讓我學到了知識，掌握了科研的方法，也獲得了實踐鍛煉的機會。他嚴謹的治學態(tài)度、對我的嚴格要求以及為人處世的坦蕩讓我終身受益。 此外 ，我也要 感謝 那些 對我 給予 幫助和指點 的同學們 。 我對一些設計與原理方面的知識不太明白，如果 沒有他們的幫助和提供 的 資料 ，我是不可能很好的完成我的設計的。 同時，我更要感謝我的室友鄧勇兵同學，他無私地借給我電腦給我搞設計，給予了我極大的方便，在此，我向他表示我真心的謝意。 最后，我在此向所有給予我?guī)椭睦蠋?、同學表示誠摯的感謝！