目錄
序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 磁懸浮技術(shù)概述 1
1.1.1 磁懸浮技術(shù)發(fā)展 1
1.1.2 磁懸浮技術(shù)分類 2
1.1.3 磁懸浮技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 4
1.2 永磁懸浮技術(shù)的原理與分類 13
1.2.1 永磁被動懸浮 14
1.2.2 永磁主動懸浮 15
1.3 可變磁阻式永磁懸浮技術(shù) 15
1.4 可變磁路式永磁懸浮技術(shù) 19
第2章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)原理與建模 24
2.1 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
2.2 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)工作原理 25
2.3 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)磁路分析 25
2.4 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)力學(xué)特性分析 29
2.5 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)模型建立 34
2.6 系統(tǒng)的可控性與可觀性分析 38
2.6.1 可控性分析 38
2.6.2 可觀性分析 38
第3章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)的PID控制 39
3.1 PID控制簡介 39
3.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 40
3.3 永磁懸浮系統(tǒng)閉環(huán)控制特性分析 42
3.4 PD控制仿真分析和實驗驗證 44
3.4.1 PD控制仿真分析 44
3.4.2 PD控制實驗驗證 45
3.5 PID控制器仿真分析和實驗驗證 49
3.5.1 定氣隙控制仿真分析 50
3.5.2 定氣隙控制實驗驗證 51
第4章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)的LQR控制 54
4.1 基于LQR控制方法的控制器設(shè)計 54
4.2 基于LQR控制器的系統(tǒng)控制性能仿真分析 55
4.3 基于LQR控制器的系統(tǒng)控制性能實驗驗證 57
第5章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)的魯棒控制 60
5.1 魯棒控制器的性能指標(biāo)描述 60
5.2 基于 性能指標(biāo)的魯棒控制器設(shè)計 61
5.3 基于魯棒控制器的系統(tǒng)控制性能仿真分析 63
5.4 基于魯棒控制器的系統(tǒng)控制性能實驗驗證 66
5.5 基于 性能指標(biāo)的模型優(yōu)化魯棒控制器設(shè)計 69
5.6 基于模型優(yōu)化魯棒控制器的系統(tǒng)控制性能仿真分析 70
5.7 基于模型優(yōu)化魯棒控制器的系統(tǒng)控制性能實驗驗證 73
第6章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)的模糊控制 76
6.1 模糊控制原理 76
6.1.1 模糊控制基本原理 76
6.1.2 模糊控制器基本結(jié)構(gòu) 77
6.2 模糊控制器設(shè)計過程 78
6.3 模糊PID控制器設(shè)計 80
6.4 模糊PID控制仿真分析與實驗驗證 85
6.4.1 模糊PID控制仿真分析 85
6.4.2 模糊PID控制實驗驗證 87
第7章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)的自適應(yīng)控制 90
7.1 永磁懸浮系統(tǒng)辨識 90
7.1.1 懸浮力參數(shù)辨識 90
7.1.2 懸浮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)辨識 92
7.2 模型參考自適應(yīng)控制 93
7.2.1 模型參考自適應(yīng)控制原理 93
7.2.2 模型參考自適應(yīng)控制器設(shè)計 94
7.2.3 模型參考自適應(yīng)控制仿真分析 97
7.2.4 模型參考自適應(yīng)控制實驗驗證 98
7.3 防跌落防吸附自適應(yīng)控制 98
7.3.1 防跌落防吸附自適應(yīng)控制器設(shè)計 99
7.3.2 防跌落防吸附自適應(yīng)控制仿真分析 102
7.3.3 防跌落防吸附自適應(yīng)控制實驗驗證 103
第8章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)的變剛度控制 106
8.1 系統(tǒng)剛度分析 106
8.1.1 基于結(jié)構(gòu)的剛度分析 107
8.1.2 基于控制的剛度分析 109
8.2 變剛度控制器設(shè)計 111
8.3 變剛度控制仿真分析和實驗驗證 114
8.3.1 變剛度控制起浮實驗 114
8.3.2 變剛度控制抗外擾力仿真分析 115
8.3.3 變剛度控制抗外擾力實驗驗證 117
第9章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)的準(zhǔn)零功率特性分析 119
9.1 準(zhǔn)零功率懸浮系統(tǒng)概述 119
9.2 永磁懸浮系統(tǒng)準(zhǔn)零功率特性分析 122
9.3 磁懸浮系統(tǒng)準(zhǔn)零功率特性比較 124
9.3.1 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng) 124
9.3.2 電磁懸浮系統(tǒng) 125
9.3.3 電磁-永磁混合磁懸浮系統(tǒng) 127
9.4 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)的準(zhǔn)零功率控制 128
9.4.1 恒氣隙準(zhǔn)零功率控制策略 129
9.4.2 恒角度準(zhǔn)零功率控制策略 132
第10章 可變磁路式永磁懸浮系統(tǒng)零功率結(jié)構(gòu)優(yōu)化 137
10.1 系統(tǒng)懸浮功耗優(yōu)化方案 137
10.2 相位補償式結(jié)構(gòu)優(yōu)化 138
10.2.1 相位補償式雙永磁體優(yōu)化 138
10.2.2 相位補償式方案零功率特性分析 140
10.3 導(dǎo)磁體尺寸對零功率影響分析 144
10.3.1 導(dǎo)磁體厚度對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 144
10.3.2 導(dǎo)磁體腿部形狀對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 144
10.3.3 導(dǎo)磁體受磁環(huán)的包圍程度對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 146
10.4 隔磁板參數(shù)對零功率影響分析 148
10.4.1 隔磁板厚度對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 148
10.4.2 隔磁板位置對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 149
10.4.3 隔磁板孔徑對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 150
10.5 氣隙對零功率影響分析 151
10.5.1 懸浮氣隙對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 151
10.5.2 環(huán)形氣隙對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 152
10.6 后側(cè)結(jié)構(gòu)對零功率影響分析 153
10.6.1 去掉后側(cè)轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)固定物對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 154
10.6.2 改變后側(cè)導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)對懸浮力和轉(zhuǎn)矩的影響 155
第11章 優(yōu)化后零功率永磁懸浮系統(tǒng)的建模與控制 158
11.1 永磁懸浮系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu) 158
11.1.1 永磁懸浮系統(tǒng)工作原理 158
11.1.2 永磁懸浮系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 158
11.2 永磁懸浮系統(tǒng)動力學(xué)模型 160
11.2.1 系統(tǒng)建模 160
11.2.2 永磁懸浮系統(tǒng)的可控性分析 164
11.2.3 永磁懸浮系統(tǒng)的可觀性分析 164
11.3 永磁懸浮系統(tǒng)的并級控制及零功率分析 165
11.3.1 并級控制仿真分析 166
11.3.2 并級控制實驗驗證與零功率分析 167
11.4 永磁懸浮系統(tǒng)的串級控制及零功率分析 170
11.4.1 串級控制仿真分析 170
11.4.2 串級控制實驗驗證與零功率分析 173
11.5 永磁懸浮系統(tǒng)的模糊串級控制與零功率特性分析 174
11.5.1 模糊串級控制器設(shè)計 174
11.5.2 模糊串級控制仿真分析 176
11.5.3 模糊串級控制與并級控制的零功率實驗對比分析 177
11.5.4 模糊串級控制與串級控制的零功率實驗對比分析 178
第12章 異形磁鐵式零懸浮力特性優(yōu)化與控制 181
12.1 懸浮系統(tǒng)的零懸浮力特性 181
12.1.1 零懸浮力特性的提出 181
12.1.2 零懸浮力特性的優(yōu)化方法 183
12.2 有限元磁場仿真分析 184
12.2.1 隔磁板嵌入法仿真分析 184
12.2.2 異形磁鐵法仿真分析 187
12.2.3 延長鐵心法仿真分析 188
12.2.4 組合優(yōu)化法仿真分析 193
12.2.5 零懸浮力特性比較分析 193
12.3 零懸浮力特性優(yōu)化實驗驗證 195
12.3.1 異形磁鐵法實驗驗證 196
12.3.2 延長鐵心法實驗驗證 197
12.3.3 組合優(yōu)化法實驗驗證 198
12.3.4 零懸浮力特性比較分析 200
12.4 異形磁鐵優(yōu)化法懸浮實驗 201
12.4.1 懸浮控制系統(tǒng)仿真 202
12.4.2 懸浮控制實驗 203
參考文獻 205