平板式永磁电动悬浮系统设计与实验研究 被引量：1

1

作者 石洪富 邓自刚 +2 位作者 柯志昊 向雨晴 张卫华 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1270-1283,共14页

该文提出一种以汽车为载体的平板式永磁电动悬浮系统,并从结构设计、等效实验、原理样机测试三方面对电磁特性开展研究。首先,阐述系统的结构及原理,依托自主研制的最高时速600 km的动轨实验台,分析在固定参数下的电磁力特性和垂向自稳... 该文提出一种以汽车为载体的平板式永磁电动悬浮系统,并从结构设计、等效实验、原理样机测试三方面对电磁特性开展研究。首先,阐述系统的结构及原理,依托自主研制的最高时速600 km的动轨实验台,分析在固定参数下的电磁力特性和垂向自稳定能力,并验证有限元模型的准确性。其次,对悬浮磁体、导向磁体、导体板进行计算分析。最后,改装汽车,加装间隙调节机构、简易悬浮架、车载磁体及测试系统,并搭建长50 m的铜制导体板轨道,开展原理样机测试。整车约为1500 kg,最高实验速度为70 km/h,最大悬浮间隙约为35 mm。实验结果验证了导向磁体的有效性,展现出平板式永磁电动悬浮系统较强的载重能力。 展开更多

关键词 永磁电动悬浮 等效实验 原理样机 高速实验台 导向磁体

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永磁电动悬浮多工况下的电磁力特性研究

2

作者 曹婷 石洪富 +2 位作者 刘峻志 吴学杰 邓自刚 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期5262-5277,共16页

永磁电动悬浮系统由于自身弱阻尼的特点,运行过程中磁体的姿态易受外界扰动而发生改变,从而影响系统的电磁力特性。该文针对磁体倾斜、横移、偏转等工况,采用解析计算、仿真分析、实验验证相结合的方法来研究系统电磁力特性。首先阐述... 永磁电动悬浮系统由于自身弱阻尼的特点,运行过程中磁体的姿态易受外界扰动而发生改变,从而影响系统的电磁力特性。该文针对磁体倾斜、横移、偏转等工况,采用解析计算、仿真分析、实验验证相结合的方法来研究系统电磁力特性。首先阐述系统的结构及原理,推导Halbach永磁体阵列在水平、倾斜、偏转状态下的磁场分布函数,建立适用于系统多工况的三维解析模型;其次,搭建三维仿真模型,仿真结果验证了解析模型的正确性,并结合解析模型对比分析系统典型工况下的浮阻特性和悬浮能力;最后,依托组内自研的最高设计时速为600km/h的动轨实验台,分析了系统在固定参数下的电磁力特性和垂向自稳定能力,并验证解析模型的准确性及磁体在不同横移位置的电磁力特性。 展开更多

关键词 永磁电动悬浮 多工况 电磁力特性 解析计算 高速实验台 HALBACH阵列

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板式双边永磁电动悬浮电磁力计算 被引量：19

3

作者 陈殷 张昆仑 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第24期150-156,共7页

针对现有电动悬浮模式的缺点,研究了一种由导体板和双边Halbach永磁阵列构成的悬浮系统。相比单边电动悬浮,该系统电磁阻力更小,适用于城市轨道交通。分别采用解析法和有限元法对其产生的电磁力进行计算。首先,建立了空间矢量磁位方程,... 针对现有电动悬浮模式的缺点,研究了一种由导体板和双边Halbach永磁阵列构成的悬浮系统。相比单边电动悬浮,该系统电磁阻力更小,适用于城市轨道交通。分别采用解析法和有限元法对其产生的电磁力进行计算。首先,建立了空间矢量磁位方程,通过求解该方程可得导体板中涡流分布;其次,研究了空间磁场与涡流的相互作用,得到了电磁力的2D解析表达式,建立了2D和3D有限元模型,计算了不同速度下的电磁力、磁场与涡流,并得出解析法与2D有限元法的平均相对误差为1.7%;最后,通过与单边电动悬浮对比,证明了该悬浮模式可有效提高浮阻比,减小阻力损耗。 展开更多

关键词 双边永磁电动悬浮 HALBACH阵列 解析计算 有限元 电磁场

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基于直线型Halbach结构的永磁电动悬浮系统的设计与实现 被引量：4

4

作者 贺光 成玉卫 龙志强 《磁性材料及器件》 CSCD 北大核心 2010年第6期36-40,45,共6页

以永磁电动悬浮在航天磁悬浮助推、弹目交会实验等军事领域的实际应用为背景,基于直线型Halbach结构永磁电动悬浮技术设计了一个永磁电动悬浮实验平台,选择金属转盘作为永磁电动悬浮系统的轨道形式,并对直线型Halbach结构永磁体的几何... 以永磁电动悬浮在航天磁悬浮助推、弹目交会实验等军事领域的实际应用为背景,基于直线型Halbach结构永磁电动悬浮技术设计了一个永磁电动悬浮实验平台,选择金属转盘作为永磁电动悬浮系统的轨道形式,并对直线型Halbach结构永磁体的几何形状进行了优化设计。最后,通过相关的静态特性实验测试,验证了永磁电动悬浮系统的基本特性,通过分析其与理论计算存在差异的原因,讨论了相应的补偿修正方法。另外,动态特性的测试得到了系统的欠阻尼特性。 展开更多

关键词 永磁电动悬浮 Halbach结构 磁悬浮助推 永磁体优化设计 永磁EDS系统静、动稳态特性

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零磁通线圈式永磁电动悬浮设计及特性研究 被引量：3

5

作者 石洪富 邓自刚 +5 位作者 黄欢 祝翰林 向雨晴 郑珺 梁乐 杨晶 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期853-862,共10页

为改善平板式永磁电动悬浮导向能力弱、磁阻力大的问题,提出一种新型的永磁电动悬浮系统.首先,阐述系统的结构及原理并建立包含磁体纵向边端效应的三维电磁力解析模型并求解;其次,搭建三维有限元模型,通过对比解析模型计算结果与有限元... 为改善平板式永磁电动悬浮导向能力弱、磁阻力大的问题,提出一种新型的永磁电动悬浮系统.首先,阐述系统的结构及原理并建立包含磁体纵向边端效应的三维电磁力解析模型并求解;其次,搭建三维有限元模型,通过对比解析模型计算结果与有限元仿真结果验证了解析模型的准确性和可靠性,并基于有限元模型分析了电磁力的时域特征和磁体与轨道线圈间的电磁耦合过程;最后,以浮重比和浮阻比为性能指标,研究了系统的悬浮性能及浮阻特性,其结果与平板式电动悬浮系统进行对比分析.研究结果表明:该系统具有可行性,其结构简单、能耗低、浮阻比大且克服了导体板式永磁电动悬浮导向能力弱、浮阻比小的问题;在中高速域内,其浮阻比可达65,是平板式永磁电动悬浮的2.5倍;本文提出的系统及三维电磁力解析模型可为未来的磁悬浮交通发展提供参考. 展开更多

关键词 永磁电动悬浮 HALBACH阵列 线圈阵列 零磁通线圈 浮阻比

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板式双边永磁电动悬浮三维解析计算 被引量：6

6

作者 陈殷 李耀华 李艳 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2019年第12期29-34,共6页

研究目的:板式双边Halbach电动悬浮具有自稳定悬浮的特点,适用于低速磁浮交通。为研究不同参数对电磁力和悬浮特性的影响,从而为工程设计服务,本文基于三维阵列,提出该悬浮系统的解析计算模型,并通过有限元和试验法对解析结果进行验证... 研究目的:板式双边Halbach电动悬浮具有自稳定悬浮的特点,适用于低速磁浮交通。为研究不同参数对电磁力和悬浮特性的影响,从而为工程设计服务,本文基于三维阵列,提出该悬浮系统的解析计算模型,并通过有限元和试验法对解析结果进行验证。研究结论:(1)根据空间导电率特性,将空间划分为不同区域,利用二阶矢量磁位(SOVP)建立不同区域内的电磁场微分方程,用分离变量法求得了空间磁场二阶矢量磁位的通解;(2)由磁荷法推导出Halbach阵列在导体板上、下表面处的静态磁场方程;(3)结合二阶矢量磁位的通解、静态磁场方程和边界条件,确定待定常数,从而推导出不同区域内磁场的表达式,进而由磁荷法计算得到电磁力;(4)用ANSYS软件建立该系统的三维有限元模型,计算磁场和电磁力,与所得到的解析结果进行对比,平均相对误差约为0. 7%;(5)设计了旋转试验台,模拟双边电动悬浮运行方式,对电磁力进行测试,并与解析计算结果对比,所得平均相对误差约为10%;(6)本研究成果可为低速磁浮列车的设计提供理论依据。 展开更多

关键词 双边永磁电动悬浮 解析计算 二阶矢量磁位 有限元法 电磁场 旋转试验平台

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永磁电动悬浮系统三维解析建模与电磁力优化分析 被引量：12

7

作者 巫川 李冠醇 王东 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期924-934,共11页

电磁力准确计算是对Halbach阵列永磁电动悬浮系统进行研究和优化的基础,结构优化是提高系统性能和减少工程化建设成本的关键。建立包含类似直线电机横向端部和纵向端部效应的三维电磁场解析模型,通过对比2-D、3-D解析模型计算结果与3-D... 电磁力准确计算是对Halbach阵列永磁电动悬浮系统进行研究和优化的基础,结构优化是提高系统性能和减少工程化建设成本的关键。建立包含类似直线电机横向端部和纵向端部效应的三维电磁场解析模型,通过对比2-D、3-D解析模型计算结果与3-D有限元仿真结果,验证了所建解析模型的准确性和可靠性。基于三维解析模型对永磁电动悬浮系统进行优化分析,研究结构参数对优化指标的影响,首次量化导体板宽度和永磁体宽度对系统横向端部效应的作用,总结出基于参数分析的系统优化设计方法。最后利用多目标粒子群优化算法对系统进行优化,通过对比参数分析系统优化设计解和优化算法设计解的性能,证明提出的优化方法快速可靠。 展开更多

关键词 永磁电动磁悬浮 3-D 电磁场解析 电磁力 多目标优化 横向端部效应

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一种用于磁悬浮汽车的永磁电动轮的优化策略

8

作者 李凯文 郑珺 +3 位作者 向雨晴 邓自刚 石洪富 祝翰林 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期162-170,共9页

为了改善磁悬浮汽车的基础性能,基于目前国内外永磁电动悬浮的研究现状,提出了一种基于更优磁化角的永磁电动轮结构。首先从原理的角度分析磁化角度变化实现更优电动轮结构的理论合理性,通过优化环形永磁电动轮的磁化角可以增加单极对... 为了改善磁悬浮汽车的基础性能,基于目前国内外永磁电动悬浮的研究现状,提出了一种基于更优磁化角的永磁电动轮结构。首先从原理的角度分析磁化角度变化实现更优电动轮结构的理论合理性,通过优化环形永磁电动轮的磁化角可以增加单极对的永磁体数量增加外围磁场强度,并利用等效面电流法推导得出更简洁的解析计算公式,分析得到了永磁电动轮与导体板之间的结构关系、磁场特性和涡流分布特点;然后在三维电磁仿真优化方面,从磁场、悬浮力、驱动力、浮重比和浮驱比等多个性能参数对比传统的永磁电动轮和改进的永磁电动轮。结果验证了改进后的永磁电动轮结构对其悬浮-驱动一体化功能具有有益提升,并从解析计算和实验分析两个角度共同验证三维电磁仿真的准确性和可靠性,为后续设计优化工作提供了可靠手段。这种Halbach阵列永磁电动轮的优化方案有助于磁悬浮概念车的基础性能提升,为“碳达峰、碳中和”背景下新型绿色环保交通工具的形成提供了可行的技术选择。 展开更多

关键词 永磁电动悬浮 永磁电动轮 磁化角度 悬浮 驱动 优化策略

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永磁电动悬浮系统单目标性能优化

9

作者 胡永攀 王志强 龙志强 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期180-192,共13页

针对超高速永磁电动悬浮系统浮重比、浮阻比和悬浮刚度的优化问题,划分了求解域,建立了边界条件,明确了电磁力的表达式;采用了控制变量法,选取了5组相互独立的特征参数,分析了特征参数对各优化指标的影响,指出了不同优化指标的可优化变... 针对超高速永磁电动悬浮系统浮重比、浮阻比和悬浮刚度的优化问题,划分了求解域,建立了边界条件,明确了电磁力的表达式;采用了控制变量法,选取了5组相互独立的特征参数,分析了特征参数对各优化指标的影响,指出了不同优化指标的可优化变量;研究了不同悬浮间隙下浮重比最大时,永磁阵列波长、厚度、宽度和感应板宽度、厚度的取值,探讨了不同悬浮间隙下浮阻比最大时,永磁阵列波长和感应板厚度的取值,分析了不同悬浮间隙下悬浮刚度最大时,永磁阵列波长、厚度、宽度和感应板厚度的取值;开展了永磁电动悬浮系统试验研究,得到了电磁力随永磁阵列线速度的变化规律。研究结果表明:超高速情况下,浮重比随永磁阵列剩磁的增加而显著增加,随单位波长永磁体个数的增加而单调增加,随永磁阵列波长和宽度的增加大体上先增加后减少,浮重比受永磁阵列厚度的影响明显;浮阻比受永磁阵列剩磁、永磁阵列宽度、感应板宽度、悬浮间隙的影响较小,受感应板厚度影响明显,永磁阵列波长、厚度和速度越大对提高浮阻比越有利;悬浮刚度随永磁阵列剩磁、永磁阵列宽度及厚度的增加单调递增,随永磁阵列波长的增加先增加后减少,随导体板厚度的增加先迅速增加然后缓慢下降,随悬浮间隙的增加变化显著,随速度几乎不发生变化;以浮重比为优化指标,当悬浮间隙从0.012 m增加至0.020 m时,永磁阵列厚度、波长、感应板宽度的最优取值逐渐增加,而永磁阵列宽度的最优取值逐渐减小,浮重比最优值下降了约50.00%;以浮阻比为优化指标,当永磁阵列波长从0.050 m增加至0.500 m时,感应板厚度的最优值逐渐增加,浮阻比的最优值提高了约2倍;以悬浮刚度为优化指标,当悬浮间隙从0.012 m增加至0.020 m时,永磁阵列波长的最优取值逐渐增加,永磁阵列宽度最优值等于感应板宽度,感应板厚度的最优取值约为0.001 m,悬浮刚度的最优值下降约50.00%;试验得到的线速度为0~50.00 m·s^(-1)时的电磁力变化趋势与理论计算、仿真结果一致,悬浮力随速度的增加先迅速增加,然后逐渐平稳;磁阻力随速度的增加先迅速增加,在线速度为4.00 m·s^(-1)附近时达到最大,然后缓慢下降。 展开更多

关键词 磁悬浮列车 永磁电动悬浮 永磁阵列 浮重比 浮阻比 悬浮刚度 电磁力

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进给平台永磁直线磁悬浮电动机的电磁力特性研究 被引量：3

10

作者 蓝益鹏 赵辉 +1 位作者 李成军 梁中华 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2010年第8期27-29,共3页

针对数控机床进给平台的摩擦问题,提出采用永磁直线磁悬浮电动机来实现无摩擦进给。给出磁悬浮进给平台的结构以及进给平台的运行原理。该进给平台采用永磁直线磁悬浮电动机驱动,永磁直线磁悬浮电动机的动子上有两套绕组,一套绕组用于... 针对数控机床进给平台的摩擦问题,提出采用永磁直线磁悬浮电动机来实现无摩擦进给。给出磁悬浮进给平台的结构以及进给平台的运行原理。该进给平台采用永磁直线磁悬浮电动机驱动,永磁直线磁悬浮电动机的动子上有两套绕组,一套绕组用于产生电磁推力,另一套绕组用于产生可控的磁悬浮力。采用Maxwell应力张量法推出了电动机的电磁推力和悬浮力的数学模型。用Ansoft对电磁推力和磁悬浮力进行了有限元分析,证明了采用永磁直线磁悬浮电动机实现直接驱动和无摩擦进给的可行性。 展开更多

关键词 进给平台 永磁直线磁悬浮电动机 直接驱动 电磁推力 磁悬浮力

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磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统模糊PID控制器的设计 被引量：6

11

作者 蓝益鹏 邱超 《机床与液压》 北大核心 2013年第7期94-96,100,共4页

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组,可以实现推力与悬浮力的解耦,进而实现对电动机悬浮子系统的独立控制。针对悬浮子系统为非... 为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组,可以实现推力与悬浮力的解耦,进而实现对电动机悬浮子系统的独立控制。针对悬浮子系统为非线性被控对象以及存在不确定性未知扰动的特性,设计模糊PID控制器,并将其应用到悬浮子系统位移环中,以满足悬浮系统控制高精度、高鲁棒性的要求。仿真结果表明:该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性。 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线同步电动机 数控机床 悬浮子系统 模糊PID控制器

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磁悬浮永磁直线同步电动机的有限元分析 被引量：3

12

作者 蓝益鹏 李成军 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2010年第6期606-610,共5页

针对数控机床直线电动机驱动系统中动子与导轨之间的摩擦问题,提出采用直接磁悬浮永磁直线同步电动机实现无摩擦进给的方法.该电动机的动子上有两套绕组,一套为推力绕组,用于产生电磁推力;另一套为悬浮绕组,用于产生可控的磁悬浮力.采用... 针对数控机床直线电动机驱动系统中动子与导轨之间的摩擦问题,提出采用直接磁悬浮永磁直线同步电动机实现无摩擦进给的方法.该电动机的动子上有两套绕组,一套为推力绕组,用于产生电磁推力;另一套为悬浮绕组,用于产生可控的磁悬浮力.采用Maxwell应力张量法推导了电动机的电磁推力和悬浮力的数学模型,并采用Ansoft对不同永磁材料电动机的电磁推力和磁悬浮力进行有限元分析.计算结果验证了数学模型的正确性,证明了采用磁悬浮双绕组永磁同步电动机实现无摩擦进给的可行性. 展开更多

关键词 直线驱动 磁悬浮永磁直线同步电动机 双绕组 电磁推力 磁悬浮力 应力张量法 有限元分析 无摩擦进给

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基于场路耦合的磁悬浮永磁直线电动机控制系统

13

作者 蓝益鹏 张振兴 +1 位作者 杨波 赵辉 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第3期253-257,292,共6页

为了解决数控机床进给系统的摩擦问题,采用一种磁悬浮永磁直线电动机来实现无摩擦进给.建立磁悬浮永磁直线电动机的电压、磁链、推力和运动的数学模型及控制系统的场路耦合仿真模型,运用Ansoft软件中的Maxwell和Simplorer对磁悬浮永磁... 为了解决数控机床进给系统的摩擦问题,采用一种磁悬浮永磁直线电动机来实现无摩擦进给.建立磁悬浮永磁直线电动机的电压、磁链、推力和运动的数学模型及控制系统的场路耦合仿真模型,运用Ansoft软件中的Maxwell和Simplorer对磁悬浮永磁直线电动机控制系统进行场路耦合的联合仿真,并研究磁悬浮永磁直线电动机加速、刹车与反向运行过程.仿真结果表明,该磁悬浮永磁直线电动机控制系统具有良好的跟踪和抗扰性能,为深入研究整个系统的相互耦合以及搭建实验平台提供了依据. 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线电动机 场路耦合 直接驱动 状态机 跟踪性能 抗扰性能

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磁悬浮永磁直线电动机驱动系统电压空间矢量控制的研究

14

作者 蓝益鹏 韩晓明 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2012年第10期56-59,共4页

为实现对磁悬浮永磁直线电动机的精确控制,对其驱动系统提出空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制方法,以保证获得圆形磁链。首先,在电压空间矢量控制原理的基础上,给出判断参考电压矢量所在扇区的方法;其次,计算相邻两工作电压矢量的作用时间... 为实现对磁悬浮永磁直线电动机的精确控制,对其驱动系统提出空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制方法,以保证获得圆形磁链。首先,在电压空间矢量控制原理的基础上,给出判断参考电压矢量所在扇区的方法;其次,计算相邻两工作电压矢量的作用时间,得到作用时间赋值表;再次,按照开关切换次数最少的原则确定电压空间矢量的作用顺序;最后,用DSP2812完成SVPWM算法,并对该控制系统进行实验研究。理论分析与试验结果表明,采用电压空间矢量控制方法能够实现磁悬浮永磁直线同步电动机驱动系统的平稳控制。 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线电动机 电压空间矢量 脉宽调制

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基于LMI的磁悬浮永磁直线电动机H_∞鲁棒控制器的设计

15

作者 蓝益鹏 杨波 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2012年第4期48-51,共4页

针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于线性矩阵不等式(LMI)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器。首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统。其次,根据H∞性能指标与线... 针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于线性矩阵不等式(LMI)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器。首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统。其次,根据H∞性能指标与线性矩阵不等式的等价性,将设计问题转化为对LMI的求解,进而得到磁悬浮永磁直线电动机系统的状态反馈H∞控制器。最后,为了验证设计的有效性,在MATLAB环境下应用Simulink建立系统的仿真模型,对控制系统进行仿真研究,结果表明所设计的H∞控制器满足对不确定性扰动抑制的要求。 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线电动机 鲁棒控制 线性矩阵不等式

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磁悬浮永磁直线电动机自抗扰控制器设计

16

作者 蓝益鹏 刘宇菲 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2016年第6期96-98,102,共4页

磁悬浮永磁直线电动机实现了直接驱动和无摩擦进给,有效提高伺服系统的反应速度和精度。针对电动机运行中受到系统外扰和内扰的问题,将自抗扰控制器引入磁悬浮永磁直线电动机。首先,建立电动机在d-q坐标下的数学模型,分析系统非线性强... 磁悬浮永磁直线电动机实现了直接驱动和无摩擦进给,有效提高伺服系统的反应速度和精度。针对电动机运行中受到系统外扰和内扰的问题,将自抗扰控制器引入磁悬浮永磁直线电动机。首先,建立电动机在d-q坐标下的数学模型,分析系统非线性强耦合的本质原因;其次,将速度,d,q轴电流作为系统状态量,设计三个一阶自抗扰控制器。将电流间存在的耦合项视为系统内部扰动,应用扩张状态观测器估计系统输出和受到的综合扰动,并在反馈中加以补偿,实现系统的反馈线性化;最后,建立采用自抗扰控制的系统仿真模型。仿真结果表明,采用自抗扰控制的磁悬浮永磁直线电动机伺服系统具有良好的动态性能,并且能有效抑制内外扰动,具有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线电动机 自抗扰控制 解耦控制 反馈线性化

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磁悬浮永磁直线电动机悬浮系统H_∞鲁棒控制器的设计

17

作者 蓝益鹏 邱超 张振兴 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第8期66-69,共4页

为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组可以实现推力与悬浮力的解耦,进而可以对电动机的悬浮子系统进行独立控制。针对悬浮子系统为... 为消除直线电动机驱动的数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,采用一种新型的磁悬浮永磁直线同步电动机,将矢量控制分别应用于两套绕组可以实现推力与悬浮力的解耦,进而可以对电动机的悬浮子系统进行独立控制。针对悬浮子系统为非线性被控对象,以及存在不确定性未知扰动的特性,对悬浮系统数学模型进行输入输出解耦线性化,通过设计H∞鲁棒控制器来满足悬浮系统控制高精度,高鲁棒性的要求。仿真结果表明,该控制器能起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性。 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线同步电动机 悬浮子系统 数控机床 输入输出解耦 H∞鲁棒控制器

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磁悬浮永磁直线电动机非脆弱鲁棒H_∞控制器设计

18

作者 蓝益鹏 贺伟 《制造技术与机床》 北大核心 2013年第9期80-83,87,共5页

基于线性矩阵不等式(LMI)理论,提出设计非脆弱鲁棒控制器来抑制不确定因素的影响以及控制器参数摄动。首先,采用矢量控制方法中的i d=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统。其次,根据H∞性能指标与线性矩阵... 基于线性矩阵不等式(LMI)理论,提出设计非脆弱鲁棒控制器来抑制不确定因素的影响以及控制器参数摄动。首先,采用矢量控制方法中的i d=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统。其次,根据H∞性能指标与线性矩阵不等式的等价性,将控制器设计转化为对LMI的求解。最后,为了验证其有效性,在MATLAB环境下对控制系统进行仿真研究。通过研究可知,非脆弱鲁棒控制器能在容许的增益摄动下以及存在不确定性干扰时,系统不仅具有鲁棒性而且还是非脆弱的,从而保证闭环系统具有良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线同步电动机 鲁棒控制 非脆弱 线性矩阵不等式(LMI)

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磁悬浮直线电动机H_∞鲁棒控制器及其蚁群算法优化设计 被引量：9

19

作者 蓝益鹏 刘宇菲 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期527-532,共6页

磁悬浮永磁直线电动机在结构上取消了机械传动的中间环节,具有磁悬浮和直接驱动的特点.针对磁悬浮永磁直线电动机由于悬浮高度不同,在磁悬浮和直接驱动运行过程中存在自身参数摄动和外界干扰突出的问题,设计基于蚁群算法的H_∞鲁棒控制... 磁悬浮永磁直线电动机在结构上取消了机械传动的中间环节,具有磁悬浮和直接驱动的特点.针对磁悬浮永磁直线电动机由于悬浮高度不同,在磁悬浮和直接驱动运行过程中存在自身参数摄动和外界干扰突出的问题,设计基于蚁群算法的H_∞鲁棒控制器,以保证系统对这些不确定性具有良好的鲁棒性.建立包含磁悬浮永磁直线电动机参数摄动和外界干扰的状态空间模型.推导出无须满足正则条件约束的Riccati不等式,给出H_∞鲁棒控制器的解析表达式.针对H_∞控制器中加权矩阵选择的困难,采用蚁群算法对加权矩阵进行寻优.最后在MATLAB环境下对控制系统进行仿真研究.仿真实验表明基于蚁群算法的磁悬浮永磁直线电动机控制系统的性能比优化前有较明显改善,说明该方法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线电动机 鲁棒控制 蚁群优化 RICCATI不等式

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磁悬浮永磁直线电机伺服系统H_∞鲁棒控制的研究 被引量：4

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作者 蓝益鹏 韩晓明 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第11期61-63,共3页

磁悬浮永磁直线电动机具有直接驱动与磁悬浮的特点,它能消除传动链所带来的不良影响以及动子与静止导轨之间的摩擦,提高系统的快速反应能力和精度。针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于黎卡提不等式(Riccati)方法设计进... 磁悬浮永磁直线电动机具有直接驱动与磁悬浮的特点,它能消除传动链所带来的不良影响以及动子与静止导轨之间的摩擦,提高系统的快速反应能力和精度。针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于黎卡提不等式(Riccati)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器。首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统。其次,在建立系统状态空间模型的基础上,将此系统归结为标准的H∞控制问题,通过求Riccati不等式的对称正定解,进而得到磁悬浮永磁直线电动机系统的状态反馈H∞控制器。最后,在MATLAB环境下搭建系统的仿真模型,对控制系统进行仿真研究,结果表明所设计的H∞控制器满足对不确定性扰动抑制的要求。 展开更多

关键词 磁悬浮永磁直线电动机 鲁棒控制 RICCATI不等式

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