常导超导磁悬浮演示试验装置的控制资料

这篇文章涉及考虑磁悬浮系统的力学分析。

尽管在真正的物理系统和这个实验中的模型有着很大的区别，但是这个模型还是能反映很多的物理现象。

系统描述磁悬浮系统磁悬浮系统如图所示是控制实验非常对有帮助的次相对新和有效的实验室安装。

基本的实验目的就是将通过个磁场使刚球的重力与磁力相互抵消。

磁悬浮系统是由有电脑界面的机械悬浮装置和个信号发生器有电缆连接组成。

在这个模拟装置上，需要用个的电源供电。

考虑到模拟器的迅速的变化控和结构，在周围请确定有更多的电源接口。

带宽变化是为了调查系统稳定性随时间的改变。

而且，用户自定义的模拟控制系统是能被很简单的测试的。

球的位置可以因为装置的不同参数来控制。

在数字化的方面，悬磁系统运行用软件。

在电脑和磁悬浮系统连接的反馈软件为控制模型和接口技术的。

悬磁系统，在模拟和数字模式里，都允许各种各样的控制参数并根据理论根据来产生不同的实验结果。

例如模拟方式非线性的模型，系统的稳定性因素，红外传感器特性，封闭环鉴定，延时补偿，扰西南交通大学本科毕业设计论文第页动敏感性，控制数字模式非线性的模型，系统的稳定性因素，零界点的线形化，数摸的转变，封闭环鉴定，扰动敏感性，控制，位置确定和跟踪控制。

系统模型和鉴定个单轴的磁悬浮系统的主要结构如图所示。

应用控制力是被机械设备转化成为电流的电压。

电流通过电磁体，然后在周围产生个磁场。

纲球被放在这个磁场的垂轴上。

球的位置是有个相互垂直的红外线传感器所测量出来。

红外探测器被假顶在需要操作的范围内。

电流和调节入电压有关。

使用力学的基本原理，钢球满足下面的电磁学公式其中表示小球的质量，表示重力加速度，表示小球距离电磁铁的位置，是通过电磁铁的电流表示的是磁力大小钢球上的磁力计算有半径，长度为的螺旋管，中间流过电流强度为的电流。

钢球被放先线圈的轴线上，如图所示。

磁场穿过钢球，使得钢球，形成个磁偶极子，钢球被磁化了。

钢球的受力为重力和磁力。

钢球所受到的磁力由它距离线圈的距离所控制。

在些给定的点上的磁场强度参阅图，可以根据公式计算出来。

回忆下有短通电导体所产生的磁场，如其中是空气的介电常数。

是和的矢积。

因此，磁场强度变为磁场就成为个图所示的圆形磁场了。

注意，考虑到对称性，垂直于线圈的磁场，肯定是。

为了各个线圈方向上的磁场强度，用表示各个方向上距离线圈的位置单位米。

另外，考虑到图中的螺旋管的原形对称磁场，就用电流表示出来，各个方向上的线圈成西南交通大学本科毕业设计论文第页结合公式代定系数，就有写成另种形式因此，电磁铁在不同的方向上就有个不同的层次，结合公式就得到了磁场分布所以总磁场就成所以，钢球上的磁力就写成表示钢球穿过磁场的有效面积，钢球上所受到的力的总和就写成磁偶极子和磁场所产生的力也样作用的球体上。

也就是说，电流通过线圈产生了个磁偶极子。

当然，可以做出假设，磁体的磁化并没有达到饱和状态。

球体内部的磁偶极子就在球内的顺磁的方向的重心方向个极点上。

球内部的磁偶极子产生的磁场，在北极产生个吸引力，在南极产生个排斥力。

因此，作用在球上的力由磁力和公式起产生因此假设是个常量，因为相对于电磁铁，它足够的小半径和长度，电磁力就写成西南交通大学本科毕业设计论文第页注意到，分析磁力电流位移表达式在实验中十分的复杂，磁力大小在实验上可以由电流大小和距离描述，线形函数就是这样的个多项式。

在水平方向，我们有写成另个形式实验由金属的悬浮组成，在能增加个面上的领域，确定的位置和确定，最小电流要求在各种各样的位置的小球确定。

然后力矩的关系式能通确定最小平方的方法适合。

意到，那如此的有效性获得的曲线局限于些范围，。

此外，螺线管特性随温度而变，系统在运行中以后曲线系数也随之改变。

结合其他的非线形效果，结果可以有弯曲程度最高的左右。

电磁感应电感是球的个关于球位置的个非线性的函数，当承重球紧贴线圈的时候，它有最大的价值，对于减少球的测移也有很大的作用。

些典型的距离给出，注意到实验中反复的使球通过测出距离∞，西南交通大学本科毕业设计论文第页参考文献，西南交通大学本科毕业设计论文第页西南交通大学本科毕业设计论文常导超导磁悬浮演示试验装置的控制年级级学号姓名吴华专业电子科学与技术指导老师陈汉军年月西南交通大学本科毕业设计论文第页院系理学院电子科学与技术系专业电子科学与技术年级级姓名吴华题目常导超导磁悬浮演示实验装置的控制指导教师评语指导教师签章评阅人评语评阅人签章成绩答辩委员会主任签章年月日西南交通大学本科毕业设计论文第页毕业设计论文任务书班级电科班学生姓名吴华学号发题日期年月日完成日期年月日题目常导超导磁悬浮演示实验装置的控制本论文的目的意义本文目的是通过磁悬浮技术的理论研究，让跟多的人认识磁悬浮，了解磁悬浮。

通过本文的理论知识的介绍，我自己设计制作了个简单的磁悬浮装置，用于实现磁悬浮原理。

通过个简单的装置就能实现磁悬浮原理，让人们认识到磁悬浮并不是遥不可及的。

本文的意义是通过对磁悬的原理分析，结合自做的小装置，希望更多采用磁悬浮技术产品应用到高校的实验室和日常生活中。

让人们更多的认识磁悬浮，普及磁悬浮知识。

学生应完成的任务了解磁悬浮的基本知识，磁悬浮技术的应用，磁悬浮技术在国外以及在国内的发展情况。

了解超导体的性质，超导磁悬浮的基本原理，并且结合实际中应用最广泛的超导磁悬浮列车说出其具体的工作原理。

了解常导磁悬浮的基本知识及实现原理，并且能够对现有的常导磁悬浮列车了解出其工作原理。

理论分析在超导常导磁悬浮系统中的控制过程，方法。

学生根据自己所学习到的知识设计个小模型，用来演示磁悬浮现象。

整个装置用于解释和说明磁悬浮原理和现象。

通过这个装置，使磁悬浮的演示实验内容更加丰富。

西南交通大学本科毕业设计论文第页论文各部分内容及时间分配共周第部查找与论文有关的英文资料和论文资料周第二部分学习磁悬浮相关的理论知识，进行对英文文献的学习和翻译。

周第三部分了解所写论文的目的意义。

并开始构思论文的内容。

周第四部分根据设计的装置购置所需的器材，并且完成设计的装置。

周第五部分攥写论文，并完成设计装置的制作周评阅及答辩周备注指导教师年月日审批人年月日西南交通大学本科毕业设计论文第页目录摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„第章绪论问题提出„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„磁悬浮的应用小装置举例磁悬浮列车简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„德国的常导磁悬浮列车„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„日本的超导磁悬浮列车„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„中国磁悬浮列车的研究状况„„„„„„„„„„„„„„„„„„„磁悬浮列车悬浮方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„电动悬浮，磁斥式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„电磁悬浮，磁吸式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„永磁悬浮，磁吸式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„本文研究的主要内容目标与方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„第二章常导磁悬浮的物理模型„„„„„„常导磁悬浮列车的物理模型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„悬浮力的公式推导„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„磁极侧向偏移时的悬浮力和导向力„„„„„„„„„„„„„„„„磁浮列车的驱动原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„悬浮力损失的原因分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„悬浮力的补偿„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„常导磁悬浮系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第三章超导磁悬浮的物理模型„„„„„„超导体基本现象„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超导磁悬浮的原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超导磁悬列车的物理模型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„超导磁悬浮列车的悬浮力和导向力第四章个简单的悬浮装置„„„„„„„概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主要部件尺寸数量及相关材料„„„„„„„„„„„„„„„„„„第五章总结„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„西南交通大学本科毕业设计论文第页摘要随着越来越多的磁悬浮技术应用到现实生活中的各个领域，磁悬浮这个在几年前还是很陌生的个词现在已经广为人知。

磁悬浮以悬浮力产生的原理分类可以分为超导磁悬浮和常导磁悬浮。

磁悬浮的控制系统是个很复杂的问题。

本文研究的重点就是这两种磁悬浮的控制问题。

超导磁悬浮是利用处于超导状态下的超导体具有斥磁力的原理产生的。

超导磁悬浮的悬浮物体就是超导体本身，所以超导磁悬浮的控制重点就落在了超导体上。

本文从介绍超导磁悬浮的基本应用入手，逐步深入地介绍超导体的基本物理性质，然后介绍超导磁悬浮系统的控制方法过程和原理。

与超导磁悬浮相比，常导磁悬浮的应用就更为广泛，因为常导磁悬浮的实现过程要简单得多。

常导磁悬浮可以分为应用电磁铁的磁悬浮和引用非电磁性磁铁稀土永磁铁普通磁铁等的磁悬浮。

但是由于电磁铁便于控制和利用，所以利用电磁铁的磁悬浮义勇更为广泛。

本文在常导磁悬浮方面的研究是从个实例入手，分析电磁铁式磁悬浮的原理，从而进步研究电磁铁式磁悬浮的控制方法过程和原理。

在本文的最后，我利用在大学里所学的知识，结合本文的研究重点磁悬浮装置的控制问题，做出了个简单的电磁悬浮装置。

这个悬浮装置的原理是利用对电磁铁电流的控制来实现个铁片在空中的来回反复运动，达到视觉上的悬浮效果。

这虽然与实际的电磁铁悬浮控制方原理不同，但是利用这简单手段也能够达到相同的目的。

这个