2.3.2磁悬浮导轨

磁悬浮列车演示实验报告

磁悬浮列车演示实验报 告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

磁悬浮列车演示实验报告 【实验目的】 1.利用超导体对永磁体的排斥作用演示磁悬浮； 【实验器材】 1．超导磁悬浮列车演示仪，如下图所示。由两部分组成：磁导轨支架、磁导轨。其中磁导轨是用550?×?240?×?3椭圆形低碳钢板作磁轭，按图70-2所示的方式铺以18?×?10×6?mm的钕铁硼永磁体，形成磁性导轨，两边轨道仅起保证超导体周期运动的磁约束作用。 2．高温超导体，是用熔融结构生长工艺制备的，含Ag的YBacuo系高温超导体。之所以称为高温超导体是因为它在液氮温度77KC（-196℃）下呈现出超导性，以区别于以往在液氦温度42K（-269℃）以下呈现超导特性的低温材料。样品形状为：圆盘状，直径18?mm?左右，厚度为6?mm?，其临界转变温度为90K左右（-183℃）。 3．液氮。 上图：实验装置图? 下图：磁导轨

【实验原理】 实验原理： 超导是超导电性的简称.它是指金属或合金在极低温度下(接近绝对零度)电阻变为零的性质.它是一种宏观量子现象,只有依据量子力学才能给与正确的微观解释.这就是BCS理论. 这是一台高临界温度超导磁悬浮的动态演示装置.该装置为一个盛放高临界温度超导体的简易列车模型,在具有磁束缚的封闭磁轨道上方,利用超导体对永磁体的排斥作用,演示磁悬浮;;并可在旋转磁场加速装置作用下,沿轨道以悬浮或倒挂悬浮状态无磨擦地连续运转. 当将一个永磁体移近钇钡铜氧YBaCuO超导体表面时,磁通线从表面进入超导体内,在超导体内形成很大的磁通密度梯度,感应出高临界电流,从而对永 磁体产生排斥,排斥力随相对距离的减小而逐渐增大,它可以克服永磁体的重力使其悬浮在超导体上方一定的高度上;高温超导体是用熔融结构生长工艺制备的含Ag的YBaCuO系高温超导体,所以称为高温超导体是因为它在液氮温度 77k(-196°C)下呈现出超导性,以区别于以往在液氦温度42k(-269°C)下呈现出超导性的低温材料.它的形状为圆盘形,其临界转变温度为90k(-183°C).超导体样品放在一铝制的列车模型中,四周包有起热屏蔽作用的铝箔,这样可使超导体在移开液氮后仍能在一段时间内保持自身温度在其临界温度以下,以延长演示时间. 磁性轨道是用钢板加工成椭圆形轨道用作磁轭,上面铺以钕铁硼(NdFeB)永磁块(表磁为形成磁性导轨.两边轨道起保证超导体周期运动的磁约束作用. 加速装置是使永磁体绕水平轴旋转在竖直面内产生旋转磁场的方法来实现的.在扁圆柱形的尼龙轮上, 镶有四块钕铁硼(NdFeB)磁块,尼龙轮固定在玩具电机

磁悬浮列车设计方案

自制教具 磁悬浮列车 设计方案 一、制作材料：53cm × 20cm×3cm的木料、2cm×1cm×3mm的强力磁铁一百多块、小型铁钉一包、几片10厘米×5厘米的薄木片、53厘米×20厘米、21厘米×20厘米的玻璃各两快、若干装饰彩纸等材料。 二、制作工具：老虎钳、羊角锤、剪刀、尺子等。 三、制作过程： 1. 准备一块长方体木料，大小大致53cm×20cm×3cm，在53cm ×20cm长方形面上横向留出2条宽2厘米磁铁轨道槽，磁铁轨道槽上方用薄木片盖上，并用铁钉加以固定（这样可以防止强力磁铁在拼装过程中向外挤压，可以使强力磁铁的拼装更加方便。） 2. 磁铁轨道槽钉上薄木片以后，把磁铁按排列单位进行横向组合连续磁铁拼装，并将两条磁铁轨道槽拼装完整。两条轨道的磁铁排列呈左右对称方式。 3. 准备一块厚2cm的木料板，木料板宽度略小于53cm ×20cm×3cm长方体木料，长度自定。留出方式和53cm × 20cm×3cm 长方体木料相同。列车上的底面磁铁轨道拼装方式和53cm ×20cm×3cm长方体木料类似，磁铁方向也横向组合连续拼装，以

增强列车悬浮滑行的稳定性，列车上的两条底面磁铁轨道呈左右对称方式，宽度和53cm × 20cm×3cm长方体木料磁铁轨道相同。 4、依据53cm × 20cm×3cm长方体木料，制作底座，用以安放53cm × 20cm×3cm长方体木料。 5. 准备4块玻璃，长53厘米、宽20厘米，长21厘米、宽20厘米的玻璃各两块，再将这4块玻璃固定到长方体底座木料的前后左右四侧，玻璃下面部分和长方体底座木料对齐，成为列车防滑护栏板。为防止悬浮列车滑出两侧，在列车防滑护栏板左右两侧再固定几块小型防滑玻璃。这样即能保证磁悬浮列车的稳定性，又能保障高效的演示性。 6. 最后在根据个人喜好对磁悬浮列车模型进行装饰，模型即宣告制作完成。 注意：1、拼装要紧密； 2、磁铁片的同极向上； 3、拼装时，钉一次薄木片拼装一次，并钉钉抵住磁铁，防止磁铁向外挤压，用相同方法直至拼装完四条磁铁轨道槽。 使用说明： 1. 将磁悬浮列车模型的列车部分，磁铁面朝下横放入列车底座防滑护栏板之间，即能实现列车的有效悬浮，悬浮高度大约是3厘米。

磁悬浮主轴设计

1前言 1.1 高速切削简介 高速切削的概念被提出后，经过了长期探索研究与发展后，才在近十几年被广泛应用在机械加工过程中。高速切削作为一种新兴的先进机械加工技术，与传统的机械加工技术相比，其具有一系列的优点。它集高效率、高加工精度、低功耗等于一体。高速切削解决了常规切削加工中一些长期存在而无法解决的问题，例如由于机械加工过程中，刀具的切削量很小，产生的切削热比较少并且绝大部分切削热被切屑及时带走，从而提高了刀具的切削寿命；随着切削速度的提高，在单位时间内被加工材料的去除率有了很大的提高，进而减少了切削时间，提高了工件的加工效率；高速切削的进给量小，因而切削力也就相对要小，而且形成的切屑能够在很短的时间内被排出，切削过程所产生的热量在还没有传导至刀具时，就被切屑带走了，这样就降低了刀具及工件上的切削热；由于高速切削可以达到很高的加工精度，所以在某些场合可以实现以车代铣、以铣代磨等工序。这些优点极大地缩短了产品的制造周期，这在竞争日益激烈的当代是很有发展前途的。 1.2 磁悬浮轴承简介 磁悬浮轴承也被人们称为磁力轴承，它是一种靠磁场力来承受载荷或将转子悬浮起来的一种新型的支承形式，根据不同的工作原理可将磁悬浮轴承系统分为三大类：主动磁悬浮轴承、被动磁悬浮轴承和混合式磁悬浮轴承。主动磁悬浮轴承是利用可控电磁力来悬浮主轴转子的，它有主动电子控制系统；被动磁悬浮轴承是利用磁场本身的特性使主轴转子悬浮，它没有主动电子控制系统，其应用最多的是永磁轴承；混合式磁悬浮轴承是由主动磁悬浮轴承和被动磁悬浮轴承以及其他一些必要的辅助支撑共同组合而成的，它既有主动磁轴承的优点也有被动磁轴承的优点。为了便于设计制造，本设计中采用主动磁悬浮轴承磁悬浮轴承具有一系列的优点：定子与转子之间无接触，因而无摩擦，且功耗低，可以使主轴实现高速旋转；无需润滑和密封，因而可以简化系统结构的设计；支撑精度比一般的接触式轴承还高，工作稳定可靠。但是，其支撑刚度比接触式轴承要低，而且结构复杂，需要专门的控制系统，主轴上还要设计增加位移传感器，成本较高。 虽然磁悬浮轴承由多个磁极构成，但是为便于研究【2】，我们仍然可以将其简化为下图所示结构。

磁悬浮系统建模及其PID控制器设计

《Matlab仿真技术》 设计报告 题目磁悬浮系统建模及其PID控制器设计 专业班级电气工程及其自动化 11**班 学号 201110710247 学生姓名 ** 指导教师 ** 学院名称电气信息工程学院 完成日期： 2014 年 5 月 7 日

磁悬浮系统建模及其PID控制器设计 Magnetic levitation system based on PID controller simulation 摘要 磁悬浮技术具有无摩擦、无磨损、无需润滑以及寿命较长等一系列优点，在能源、交通、航空航天、机械工业和生命科学等高科技领域有着广泛的应用背景。 随着磁悬浮技术的广泛应用，对磁悬浮系统的控制已成为首要问题。本设计以PID 控制为原理，设计出PID控制器对磁悬浮系统进行控制。 在分析磁悬浮系统构成及工作原理的基础上，建立磁悬浮控制系统的数学模型，并以此为研究对象，设计了PID控制器，确定控制方案，运用MATLAB软件进行仿真，得出较好的控制参数，并对磁悬浮控制系统进行实时控制，验证控制参数。最后，本设计对以后研究工作的重点进行了思考，提出了自己的见解。 PID控制器自产生以来，一直是工业生产过程中应用最广、也是最成熟的控制器。目前大多数工业控制器都是PID控制器或其改进型。尽管在控制领域，各种新型控制器不断涌现，但PID控制器还是以其结构简单、易实现、鲁棒性强等优点，处于主导地位。 关键字：磁悬浮系统；PID控制器；MATLAB仿真

一、磁悬浮技术简介 1.概述： 磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态，磁悬浮看起来简单，但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。由于磁悬浮技术原理是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化高新技术。伴随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进一步的研究，磁悬浮随之解开了其神秘一方面。 1900年初，美国，法国等专家曾提出物体摆脱自身重力阻力并高效运营的若干猜想--也就是磁悬浮的早期模型。并列出了无摩擦阻力的磁悬浮列车使用的可能性。然而，当时由于科学技术以及材料局限性磁悬浮列车只处于猜想阶段，未提出一个切实可行的办法来实现这一目标。 1842年，英国物理学家Earnshow就提出了磁悬浮的概念，同时指出：单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态。 1934年，德国的赫尔曼·肯佩尔申请了磁悬浮列车这一的专利。 在20世纪70、80年代，磁悬浮列车系统继续在德国蒂森亨舍尔测试和实施运行。德国开始命名这套磁悬浮系统为“磁悬浮”。 1966年，美国科学家詹姆斯·鲍威尔和戈登·丹比提出了第一个具有实用性质的磁悬浮运输系统。 1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。 2009年时，国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注，国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。 2. 磁悬浮技术的应用及展望 20世纪60年代，世界上出现了3个载人的气垫车试验系统，它是最早对磁悬浮列车进行研究的系统。随着技术的发展，特别是固体电子学的出现，使原来十分庞大的控制设备变得十分轻巧，这就给磁悬浮列车技术提供了实现的可能。1969年，德国牵引机车公司的马法伊研制出小型磁悬浮列车模型，以后命名为TR01型，该车在1km 轨道上的时速达165km，这是磁悬浮列车发展的第一个里程碑。在制造磁悬浮列车的

磁悬浮导轨毕业设计

安徽工程大学毕业论文 基于Solidworks的磁悬浮导轨 摘要 随着微机电系统(MEMS)及纳米技术的发展，对精密工作台的位移精度和动态特性等提出越来越高的要求。这就要求作为精密工作台的重要组成部分的导轨具有较高的位移分辨率、定位精度以及动态特性。 本论文针对传统导轨直接接触的固态导轨面之间存在着不可避免的摩擦力导致忽跳忽停的爬行现象，研究一种导向性能优异的磁悬浮导轨。考虑到传统磁悬浮导轨采用的电磁和超导磁悬浮技术不适合用于微定位系统环境，设计采用永磁悬浮导轨。同时，为悬浮的动导轨施加各个方向可调约束力，保证动导轨稳定运行。对磁材料进行深入对比，选择合适的材料。在结构设计时进行了力学平衡优化设计。最后利用solidworks软件，将所设计的磁悬浮导轨做成三维模型。 关键词：磁悬浮导轨；永磁铁；力学平衡

Research on the Structure of Maglev Guideway Based on Solidworks Abstract With the development of MEMS and nana technology, the demands of precision worktable on positioning precision and dynamic characteristic are even higher. This requires as an important part of precision worktable of guide rail has high displacement resolution, positioning accuracy and dynamic characteristics。 Since the inevitable friction force of solid state guide rail surface, traditional guide rail has the crawling phenomenon , that is,to jump or to stop. Thus a new magnetic suspension guide rail is studied with fine guidance acharacter. Since the technologies of traditional magnetic suspension guide rail and superconductivity magnetic suspension doesn’t fit the micro positioning system environment, the permanent maglev guide rail is designed. At the same time, each direction adjustable binding force is designed to achieve steady kinestate of the guide rail. A kind of appropriate material is chose through contrast of several magnetism materials. The optimization design is carried on mechanical balance. Three-dimensional model of maglev guideway is made by Solidworks software finally. Keywords: maglev guideway ,everlasting magnet, mechanics balance

磁悬浮系统建模及其PID控制器设计

《Mａtlab仿真技术》 设计报告 题目磁悬浮系统建模及其PID控制器设计专业班级电气工程及其自动化１1**班 学号 2 学生姓名 *＊ 指导教师＊* 学院名称电气信息工程学院 完成日期： 201４年 5 月 7 日

磁悬浮系统建模及其ＰＩD控制器设计Magneｔｉc leｖｉtatiｏn systｅm bａｓe ｄon PＩD controｌlｅr sｉmulａtion 摘要 磁悬浮技术具有无摩擦、无磨损、无需润滑以及寿命较长等一系列优点,在能源、交通、航空航天、机械工业与生命科学等高科技领域有着广泛得应用背景。 随着磁悬浮技术得广泛应用,对磁悬浮系统得控制已成为首要问题。本设计以PID 控制为原理,设计出PＩD控制器对磁悬浮系统进行控制。 在分析磁悬浮系统构成及工作原理得基础上,建立磁悬浮控制系统得数学模型，并以此为研究对象,设计了ＰID控制器,确定控制方案,运用MATＬAB软件进行仿真，得出较好得控制参数，并对磁悬浮控制系统进行实时控制，验证控制参数。最后,本设计对以后研究工作得重点进行了思考，提出了自己得见解。 PＩD控制器自产生以来,一直就是工业生产过程中应用最广、也就是最成熟得控制器。目前大多数工业控制器都就是PID控制器或其改进型。尽管在控制领域，各种新型控制器不断涌现,但PID控制器还就是以其结构简单、易实现、鲁棒性强等优点,处于主导地位。 关键字:磁悬浮系统;ＰID控制器;MＡTＬAB仿真 一、磁悬浮技术简介 1、概述: 磁悬浮就是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮得平衡状态,磁悬浮瞧起来简单,但就是具体磁悬浮悬浮特性得实现却经历了一个漫长得岁月。由于磁悬浮技术原理就是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体得典型得机电一体化高新技术。伴随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料得发展与转子动力学得进一步得研究，磁悬浮随之解开了其神秘一方面。 1900年初,美国，法国等专家曾提出物体摆脱自身重力阻力并高效运营得若干猜想--也就就是磁悬浮得早期模型。并列出了无摩擦阻力得磁悬浮列车使用得可能性。然而,当时由于科学技术以及材料局限性磁悬浮列车只处于猜想阶段,未提出一个切实可行得办法来实现这一目标。 1842年，英国物理学家Earnshow就提出了磁悬浮得概念,同时指出:单靠永久磁铁就是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定得悬浮状态。

最新磁悬浮动力学实验资料

D H S Y -1型磁悬浮动力学实验仪 实验一 动力学基础实验 随着科技的发展，磁悬浮技术的应用成为技术进步的热点，例如磁悬浮列车。永磁悬浮技术作为一种低耗能的磁悬浮技术，也受到了广泛关注。本实验使用的永磁悬浮技术，是在磁悬导轨与滑块两组带状磁场的相互作斥力之下，使磁悬滑块浮起来，从而减少了运动的阻力，来进行多种力学实验。通过实验，学生可以接触到磁悬浮的物理思想和技术，拓宽知识面，加深牛顿定律等动力学方面的感性知识。 本实验仪可构成不同倾斜角的斜面，通过滑块的运动可研究匀变速运动直线规律，加速度测量的误差消除，物体所受外力与加速度的关系等。 【一】 实验目的 1． 学习导轨的水平调整，熟悉磁悬导轨和智能速度加速度测试仪的调整和使用； 2． 学习矢量分解； 3． 学习作图法处理实验数据，掌握匀变速直线运动规律； 4． 测量重力加速度g ，并学习消减系统误差的方法； 5． 探索牛顿第二定律，加深物体运动时所受外力与加速度的关系； 6． 探索动摩擦力与速度的关系。 【二】实验原理 1．瞬时速度的测量 一个作直线运动的物体，在△t 时间内，物体经过的位移为△s ，则该物体在△t 时间内的平均速度为 t s v ??= 为了精确地描述物体在某点的实际速度，应该把时间△t 取得越小越好， △t 越小，所求得的平均速度越接近实际速度。当△t →0时，平均速度趋近于一个极限，即 v t s v t t lim lim 0→?→?=??= (1) 这就是物体在该点的瞬时速度。 但在实验时，直接用上式来测量某点的瞬时速度是极其困难的，因此，一般在一定误 差范围内，且适当修正时间间隔（见图5、6），可以用历时极短的△t 内的平均速度近似地

物理演示实验报告(磁悬浮列车演示实验报告)

磁悬浮列车演示实验报告 【实验目的】 1.利用超导体对永磁体的排斥作用演示磁悬浮； 【实验器材】 1．超导磁悬浮列车演示仪，如图70-1所示。由二部分组成：磁导轨支架、磁导轨。其中磁导轨是用550 × 240 × 3椭圆形低碳钢板作磁轭，按图70-2所示的方式铺以18 × 10×6 mm的钕铁硼永磁体，形成磁性导轨，两边轨道仅起保证超导体周期运动的磁约束作用。 2．高温超导体，是用熔融结构生长工艺制备的，含Ag的YBacuo系高温超导体。之所以称为高温超导体是因为它在液氮温度77KC（-196℃）下呈现出超导性，以区别于以往在液氦温度42K（-269℃）以下呈现超导特性的低温材料。样品形状为：圆盘状，直径18 mm 左右，厚度为6 mm ，其临界转变温度为90K 左右（-183℃）。 3．液氮。 上图：实验装置图 下图：磁导轨 【实验原理】 实验原理： 超导是超导电性的简称.它是指金属或合金在极低温度下(接近绝对零度)电阻变为零的性质.它是一种宏观量子现象,只有依据量子力学才能给与正确的微观解释.这就是BCS理论. 这是一台高临界温度超导磁悬浮的动态演示装置.该装置为一个盛放高临界温度超导体的简易列车模型,在具有磁束缚的封闭磁轨道上方,利用超导体对永磁体的排斥作用,演示磁悬浮;;并可在旋转磁场加速装置作用下,沿轨道以悬浮或倒挂悬浮状态无磨擦地连续运转. 当将一个永磁体移近钇钡铜氧YBaCuO超导体表面时,磁通线从表面进入超导体内,在超导体内形成很大的磁通密度梯度,感应出高临界电流,从而对永磁体产生排斥,排斥力随相对距离的减小而逐渐增大,它可以克服永磁体的重力使其悬浮在超导体上方一定的高度上;高温超导体是用熔融结构生长工艺制备的含Ag的YBaCuO系高温超导体,所以称为高温超导体是因为它在液氮温度

磁悬浮导轨(弹射器)

磁悬浮实验 磁悬浮是磁性原理和控制技术综合应用的技术，经过一百多年的努力，这一技术被用在了很多行业，其中最典型的两大应用领域是磁悬浮列车和磁悬浮轴承，磁悬浮列车的原理就是将列车的车厢用磁力悬浮起来，列车可以以非常高的速度运行.磁悬浮轴承通过磁场力将转子和轴承分开，实现无接触的新型支承组件。 物理实验中使用的磁悬浮导轨，它有一个导轨，导轨上有二个滑块，在导轨和滑块上分别装有永磁体，使导轨和滑块相对应表面呈相同的极性，利用同极性磁极相斥的原理，使滑块脱离导轨作无接触运动，减少运动阻力，提高力学实验准确度，加深对力学知识理解。 【实验目的】 1. 加深理解物体运动时所受外力与加速度的关系，学习矢量分解； 2. 掌握勻变速直线运动规律，学习作图处理实验数据； 3. 消减系统误差，测量滑块上行和下行平均加速度，获得重力加速度G； 4. 学习磁悬浮导轨的使用，会水平调整等； 5. 学习毫秒计使用。 【实验原理】 1.瞬时速度测量 直线运动物体，在Δt时间内，发生的位移为Δs，则其在Δt时间内的平均速度为 V=Δs/Δt 当Δt→0时，平均速度趋于?个极限，即 _ V=limΔs/Δt=lim v 为物体的瞬时速度。但瞬时速度的测量非常困难，只能在一定误差范围内，以尽可能用短时间Δt内的平均速度近似替代瞬时速度。 2. 勻变速直线运动 由图1所示，从高向低沿摩擦很小的斜面滑行的物体m，忽略空气阻力的情况下，可视为勻变速直线运动。相关公式如下：

v=v0+at s=v0t+? at2 v2=v02+2as 由图2所示，斜面上P位置作为起点放置第一光电门，在低一点位置P0放置第二光电门，从P点静止开始下滑，用毫秒计测量P0处的t0及V0 ；然后移第二光电门至P1点，从P点静止开始下滑，测量P1处的t1及V1 ；再移第二光电门至P2点，从P点静止开始下滑，测量P2处的t2及V2 ；……测量P3处的t3及V3 。以t为横坐标，V为纵坐标作V-t图，若图形是一条斜直线，说明物体作勻变速直线运动，斜直线的斜率就为加速度a，截距为V0 。 同样取Si= Pi-Pi-1 ，作S/t-t图和V2-S图，若为直线，和也说明物体作勻变速直线运动，二斜直线的斜率分别为加速度1/2·a和2a，截距分别为V0和V02 。 图1 图2 3. 消减系统误差 滑块在磁悬浮导轨上运动，侧面摩擦力及磁场的不均匀性对滑块还产生阻力作用，用Ff表示，即Ff =maf ，而af作为加速度的修正系数。具体af的获取，先调整磁悬浮导轨为水平状态，推滑块以一定的初速度从左(斜面状态的高端)向右运动，测出加速度值af，多次测量，求出平均值。用以对测量值a0进行修正，实际加速度 a=a0-af，消减阻力的影响。 4.重力加速度G的测定 由图1所示，沿斜面向低滑行的物体，其加速度为 a=gsinθ 由于θ角小于50，所以sinθ≈tanθ，得

(完整版)基于单片机的磁悬浮小球控制系统设计毕业设计

基于单片机的磁悬浮小球控制系统设计 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一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一个很复杂的问题。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一个实例入手，分析电磁铁式磁悬浮的原理，从而进一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，做出了一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一个铁球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。这个实例给了我们一个启示：简单的演示实验装置也能够说明磁悬浮列车等高新技术的工作原理，磁悬浮并不是遥不可及的。 关键词：常导磁悬浮，超导磁悬浮，磁悬浮的控制，演示实验装置，磁悬浮列车

磁悬浮导轨上碰撞设计性实验研究

磁悬浮导轨上碰撞设计性实验研究 磁悬浮导轨碰撞设计性实验研究【实验目的】 了解磁悬浮的物理思想和永磁悬浮技术; 用两个磁悬浮滑块, 设计多种弹性和非弹性碰撞实验; 观察系统中物体间的各种形式的碰撞,考察动量守恒定律; 观察碰撞过程中系统动能的变化,分析实验中的碰撞是属于那种类型的碰撞【设计要求及实验内容】 设计一种相对弹性碰撞; 设计一种相对非弹性碰撞; 设计一种尾随弹性碰撞; 设计一种尾随非弹性碰撞; 以上实验需画出发生碰撞试验的示意图。设计数据记录和处理的表格,表格中必须列入动量增量和动能增量及其相对变化值。 【主要实验器材】 DHSY型磁悬浮动力学实验仪 DHSY型磁悬浮导轨实验智能测试仪 磁悬浮滑块 【实验原理、方法提示】 1. 磁悬浮原理

随着科技的发展,磁悬浮技术的应用成为技术进步的热点,例如磁悬浮列车。永磁悬浮技术作为一种低耗能的磁悬浮技术,也受到了广泛关注。本实验使用的永磁悬浮技术,是在磁悬导轨与滑块两组带状磁场的相互斥力作用之下,使磁悬滑块浮起来,从而减少了运动的阻力,来进行多种力学实验。 实验装置如图1所示。磁悬浮导轨实际上是一个槽轨,长约1.2米,在槽轨底部中心轴线嵌入钕铁硼NdFeB磁钢,在其上方的滑块底部也嵌入磁钢,形成两组带状磁场。由于磁场极性相反,上下之间产生斥力,滑块处于非平衡状态。为使滑块悬浮在导轨上运行,采用了槽轨。在导轨的基板上安装了带有角度刻度的标尺。根据实验要求,可把导轨设置成不同角度的斜面。 1.手柄 2.光电门Ⅰ 3.磁浮滑块 4.光电门Ⅱ 5.导轨 6.标尺 7.角度尺 8.基板 9计时器 图5.9.1 磁悬浮实验装置 图5.9.2 磁悬浮导轨截面图 2.碰撞 本实验是在磁悬浮导轨上进行的,提供三辆滑块;一辆滑块是一头装有弹簧;一辆滑块装有粘性尼龙毛,一辆滑块装有粘性尼龙刺。碰撞装置如图3所示。 设有两物,其质量各为和,碰撞前的速度各为,碰撞后的速度各为而且在碰撞的瞬间,此二物体构成的系统,在所考察的速度方向上不受外力的作用或所受的外力远小于碰撞时物体间的相互作用力,则根据动量守恒定律,系统在碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。即:

磁悬浮球系统的建模与仿真设计毕业设计

声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学生签名： 年月日

新疆大学 毕业论文（设计）任务书 班级：自动化081 姓名： 论文（设计）题目：磁悬浮球系统的建模与仿真设计 专题： 要求完成的内容： 1. 学习系统建模方法和熟练MATLAB语言。 2. 熟悉磁悬浮球控制系统的工作原理。 3. 建立磁悬浮球控制系统的数学模型。 4. 分析磁悬浮球控制系统的稳定性。 5. 磁悬浮球控制系统的控制器（PID,模糊）的设计。 6. 用SIMULINK建模进行仿真实验进行分析。 7. 编写毕业设计说明书。 发题日期：年月日完成日期：年月日 实习实训单位：地点： 论文页数：页；图纸张数： 指导教师： 教研室主任： 院长：

摘要 磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术。随着电子技术、控制工程、处理信号元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展，磁悬浮技术得到了长足的发展。本实验平台可以使用多种控制器和控制方法，适用于相关人员的研究和实验工作。 研究和设计磁悬浮球控制系统实验平台是本文的主要工作，本文在分析磁悬浮球控制系统工作原理的基础上，设计了一套磁悬浮球控制系统实验平台。本文着重介绍控制器的设计过程。 在此基础上，本文利用了MATLAB设计了基于计算机的磁悬浮PID传统控制和模糊PID控制器。所研制的控制器软件设计方法简单、性能稳定、实时调试方便。 关键词：磁悬浮球控制系统；稳定性；传统PID控制器；模糊PID控制器 ABSTRACT Magnetic Suspension is one of typical mechanics and electronics technology,which includes the electromagnetics, electron technology, control engineering, signaldisposal, mechanics and dynamics.As the electronic technology, control engineering, processing signal components, electromagnetic theory and the development of new electromagnetic material and the progress of the rotor dynamics, maglev technology got rapid progress. This experiment platform can use a variety of controller and the control method, apply to relevant personnel of research and experimental work. This thesis focuses on the research and design of Magnetic Suspension ball Control System testing platform. Based on analyzing of Magnetic Suspension ball Control system's working principle, the thesis designs a Magnetic Suspension ball Control System testing platform.The paper emphasizes the design process. On this basis, this paper use based on MATLAB design of magnetic levitation PID traditional computer control and fuzzy PID controller. The developed controller software design method is simple, stable performance, real-time debugging is convenient. Keywords: maglev ball control system;stability;the traditional PID controller;the fuzzy PID controller

磁悬浮演示装置设计设计报告

磁悬浮演示装置设计设计报告

毕业设计 题目：磁悬浮演示装置设计 院：电气信息学院 专业：电子信息工程班级： 1101 学号： 25 学生姓名：余东升 导师姓名：李延平 完成日期： 2015年 6月 10日

诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：年月日

毕业设计（论文）任务书 题目：磁悬浮演示装置设计 姓名余东升学院电气信息学院专业电子信息工程班级1101 学号201101030125 指导老师李延平职称讲师教研室主任刘望军 一、基本任务及要求： 课题内容是以TI公司的Tiva C平台为基础实现一个磁悬浮实验演示装置，具体要求如下： 1、搭建实验装置的实物平台； 2、实现对磁铁的悬浮控制； 3、磁平衡的控制参数可调； 4、完成实物制作 二、进度安排及完成时间： 1、第一周至第二周：查阅资料、撰写文献综述和开题报告； 2、第三周至第四周：毕业实习； 3、第五周至第六周：各参数测试算法研究； 4、第七周至第八周：完成硬件的设计及模型组装；

5、第九周至第十一周：完成系统硬件电路的设计及调试； 6、第十二周至第十三周：完成单片机程序的编写及调试； 7、第十四周至第十五周：撰写设计说明书； 8、第十六周：毕业设计答辩

目录 摘要.................................................................... I Abstract ............................................................... II 第1章概述. (1) 1.1磁悬浮的研究背景 (1) 1.2磁悬浮研究的现状 (1) 第2章系统方案 (3) 2.1 系统总体方案设计 (3) 2.2 霍尔传感器 (3) 2.3 信号处理方案 (4) 2.4 线圈驱动器选型 (5) 2.5 主控芯片选择 (5) 第3章系统硬件设计 (7) 3.1 主控模块设计 (7) 3.2电源设计 (8) 3.3 传感器电路设计 (8) 3.4 控制线圈驱动模块设计 (8) 3.5霍尔元件与控制线圈的安装 (9) 第4章软件设计 (10) 4.1 编程语言的选择 (10) 4.2 主程序设计 (10) 4.3 模块程序设计 (11) 第5章调试与运行 (15) 5.1 编程工具CCS的介绍 (15) 5.2程序调试与下载 (16) 5.3 PID调试与结果 (17) 第6章结论与展望 (19) 参考文献 (20) 致谢 (21) 附录程序 (22)

磁悬浮课程设计 2

评定表 学生姓名顾志鑫班级学号1011020110 专业探测制导与 控制技术课程设计题目磁悬浮控制系统 设计与实现 评 语 组长签字： 成绩 日期20 年月日

课程设计任务书 学院装备工程专业探测制导与控制 学生姓名顾志鑫班级学号1011020110 课程设计题目磁悬浮控制系统设计与实现 实践教学要求与任务: 设计一个小功率磁悬浮控制系统。要求根据问题的要求设计系统的总体实现方案，并为该系统选择合适的硬件。根据所选择的硬件，建立系统的数学模型，进而设计合适的控制系统校正方案并进行仿真研究。根据自己的设计，实际动手制作该磁悬浮系统，并进行调试和测试。最后，汇总课程设计内容完成课程设计报告。 系统参数及指标：Vcc=16,m=10g,n=150,R=12 控制系统相位裕度>30度。 工作计划与进度安排: 1、设计一个小功率磁悬浮控制系统，包括确定总体控制方案、硬件选 择。 3 2、写出各个器件单元的传递函数，画出组成系统单元传递函数的方框 图，推导出系统的传递函数；根据系统的传递函数设计系统的控制器计 算出控制器的相关参数，建立控制系统动态数学模型； 2 3、采用MATLAB仿真软件进行系统仿真实验。 2 4、根据所设计的控制方案，进行控制系统制作并调试； 3 5、对设计结果做出评价并提出改进意见； 2 6、课程设计结果验收并撰写写出设计报告； 2 7、课程设计答辩。 1 指导教师： 2013 年月日专业负责人： 2013 年月日 学院教学副院长： 2013 年月日

摘要 本文介绍了磁悬浮技术的系统试验构成及原理，并通过PD校正和超前校正分别实现系统校正。 关键词：磁悬浮技术，校正。

电磁悬浮系统课程设计报告

研究生课程考核试卷 科目：现代控制理论教师： 姓名：学号： 专业：类别： 上课时间： 考生成绩： 卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语： 阅卷教师 (签名) 重庆大学研究生院制

电磁悬浮系统课程设计报告 1.设计要求 简易电磁悬浮系统的物理模型如下图所示。其中电源提供高频交流电压从而使得电磁铁线圈流过高频交流电流，产生高频交变的电磁场，进而在金属小球表面产生涡流，涡流形成的电磁场与线圈产生的电磁场之间产生相互作用力。通过控制电磁铁线圈中流过的电流，使之产生的电磁力与金属球的重力相平衡，金属球则可稳定的在空中保持悬浮。电磁力与线圈电流i的平方成正比，与电磁铁和小球之间的距离x成反比，即 2 Ki F h 其中K为电磁力系数。 假设系统的参数为M=0 g，K=0.0001，L=0.01H，R=1Ω，g=9.8m/ s2。当电流i=7A时，小球位于平衡点h=0.01m处，试求： （1）以线圈电压v为输入量，电磁铁和小球之间的距离x为输出量，通过近似线性化处理建立系统的状态空间表达式； （2）对系统作稳定性分析，判断小球能否位于平衡点； （3）假设系统的控制要求为：偏离平衡点后能够自动回到平衡点，其中稳定时间<0.5s、超调量<5。试设计带状态观测器状态反馈系统，并绘制模拟仿真图； （4）根据模拟仿真图，绘制系统综合前后的响应曲线，判断系统在外加扰动的情况下小球能否回到平衡点。

2.系统分析与设计 设控制对象处于悬浮的平衡位置，电磁铁绕组上的电流为i，当它对控制对象产生的吸力F和控制对象的重力Mg相平衡时，控制对象将处于一种平衡状态,静止在该位置上。 假设在平衡位置悬浮体受到一个向下的扰动，悬浮体就会偏离其平衡位置向下运动，此时传感器检测出悬浮体偏离其平衡位置的位移并将位移相对应的电压输出至控制器，控制器将这一位移信号变换为控制信号，功率放大器又将该控制信号变换为控制电流。相对于平衡位置，此时的控制电流增大，因此,电磁铁的吸力F变大了，从而使控制对象返回到原来的平衡位置。 如果控制对象受到一个向上的扰动并向上运动,此时控制器使得功放的输出电流减小，电磁铁的吸力F变小了,控制对象也能返回到原来的平衡位置。因此，不论控制对象受到向上或向下的扰动，只要在控制器的控制下相应地及时改变控制电流的值，控制对象始终能处于稳定的平衡状态。 控制系统组成如图2.1所示。 图2.1 磁悬浮控制系统组成 2.1状态空间表达式 1）求原系统的状态空间表达式 由题中条件可以得到原系统KVL的如下关系式： di =+ v iR L dt 当系统稳定时，即小球悬浮静止时有： 2 Ki F Mg == h 取向下为正方向，a为小球向下的加速度，对小球在竖直方向受力分析：

磁悬浮电梯设计

垂直电梯机械系统设计 班级:2012级机自07班 姓名:郑星原 学号:20122352

1.1摘要 解释电梯机械系统基本结构和工作原理，进而对传动方案选择，确定减速器和牵引方式，根据设计要求计算驱动功率，选择驱动电机，确定减速器参数，对传动系统中各个部件进行受力分析，最后选择制动方式和制动力。 关键词:电梯、结构原理、功率、参数 1.1Abstract Explain the basic constitution and operating principle of mechanical system which is in elevator. Then choose the rational transmission scheme to determine which are the most reasonable reducer and model of traction. Calculate the power of driving, select drive motor and determine the parameter of reducer in accordance with the design requirement. And then make force analysis of every part in the transmission system. Choose the rational brake method and braking force in the end. Key words: elevator; principle and constitution; power; parameter