可变磁路式永磁悬浮系统

序言
前言
第1章绪论 1
1.1 磁悬浮技术概述 1
1.1.1 磁悬浮技术发展 1
1.1.2 磁悬浮技术分类 2
1.1.3 磁悬浮技术应用现状 4
1.2 永磁悬浮技术的原理与分类 13
1.2.1 永磁被动悬浮 14
1.2.2 永磁主动悬浮 15
1.3 可变磁阻式永磁悬浮技术 15
1.4 可变磁路式永磁悬浮技术 19
第2章可变磁路式永磁悬浮系统原理与建模 24
2.1 可变磁路式永磁悬浮系统结构设计 24
2.2 可变磁路式永磁悬浮系统工作原理 25
2.3 可变磁路式永磁悬浮系统磁路分析 25
2.4 可变磁路式永磁悬浮系统力学特性分析 29
2.5 可变磁路式永磁悬浮系统模型建立 34
2.6 系统的可控性与可观性分析 38
2.6.1 可控性分析 38
2.6.2 可观性分析 38
第3章可变磁路式永磁悬浮系统的PID控制 39
3.1 PID控制简介 39
3.2 系统稳定性分析 40
3.3 永磁悬浮系统闭环控制特性分析 42
3.4 PD控制仿真分析和实验验证 44
3.4.1 PD控制仿真分析 44
3.4.2 PD控制实验验证 45
3.5 PID控制器仿真分析和实验验证 49
3.5.1 定气隙控制仿真分析 50
3.5.2 定气隙控制实验验证 51
第4章可变磁路式永磁悬浮系统的LQR控制 54
4.1 基于LQR控制方法的控制器设计 54
4.2 基于LQR控制器的系统控制性能仿真分析 55
4.3 基于LQR控制器的系统控制性能实验验证 57
第5章可变磁路式永磁悬浮系统的鲁棒控制 60
5.1 鲁棒控制器的性能指标描述 60
5.2 基于性能指标的鲁棒控制器设计 61
5.3 基于鲁棒控制器的系统控制性能仿真分析 63
5.4 基于鲁棒控制器的系统控制性能实验验证 66
5.5 基于性能指标的模型优化鲁棒控制器设计 69
5.6 基于模型优化鲁棒控制器的系统控制性能仿真分析 70
5.7 基于模型优化鲁棒控制器的系统控制性能实验验证 73
第6章可变磁路式永磁悬浮系统的模糊控制 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 模糊控制器基本结构 77
6.2 模糊控制器设计过程 78
6.3 模糊PID控制器设计 80
6.4 模糊PID控制仿真分析与实验验证 85
6.4.1 模糊PID控制仿真分析 85
6.4.2 模糊PID控制实验验证 87
第7章可变磁路式永磁悬浮系统的自适应控制 90
7.1 永磁悬浮系统辨识 90
7.1.1 悬浮力参数辨识 90
7.1.2 悬浮系统结构辨识 92
7.2 模型参考自适应控制 93
7.2.1 模型参考自适应控制原理 93
7.2.2 模型参考自适应控制器设计 94
7.2.3 模型参考自适应控制仿真分析 97
7.2.4 模型参考自适应控制实验验证 98
7.3 防跌落防吸附自适应控制 98
7.3.1 防跌落防吸附自适应控制器设计 99
7.3.2 防跌落防吸附自适应控制仿真分析 102
7.3.3 防跌落防吸附自适应控制实验验证 103
第8章可变磁路式永磁悬浮系统的变刚度控制 106
8.1 系统刚度分析 106
8.1.1 基于结构的刚度分析 107
8.1.2 基于控制的刚度分析 109
8.2 变刚度控制器设计 111
8.3 变刚度控制仿真分析和实验验证 114
8.3.1 变刚度控制起浮实验 114
8.3.2 变刚度控制抗外扰力仿真分析 115
8.3.3 变刚度控制抗外扰力实验验证 117
第9章可变磁路式永磁悬浮系统的准零功率特性分析 119
9.1 准零功率悬浮系统概述 119
9.2 永磁悬浮系统准零功率特性分析 122
9.3 磁悬浮系统准零功率特性比较 124
9.3.1 可变磁路式永磁悬浮系统 124
9.3.2 电磁悬浮系统 125
9.3.3 电磁-永磁混合磁悬浮系统 127
9.4 可变磁路式永磁悬浮系统的准零功率控制 128
9.4.1 恒气隙准零功率控制策略 129
9.4.2 恒角度准零功率控制策略 132
第10章可变磁路式永磁悬浮系统零功率结构优化 137
10.1 系统悬浮功耗优化方案 137
10.2 相位补偿式结构优化 138
10.2.1 相位补偿式双永磁体优化 138
10.2.2 相位补偿式方案零功率特性分析 140
10.3 导磁体尺寸对零功率影响分析 144
10.3.1 导磁体厚度对悬浮力和转矩的影响 144
10.3.2 导磁体腿部形状对悬浮力和转矩的影响 144
10.3.3 导磁体受磁环的包围程度对悬浮力和转矩的影响 146
10.4 隔磁板参数对零功率影响分析 148
10.4.1 隔磁板厚度对悬浮力和转矩的影响 148
10.4.2 隔磁板位置对悬浮力和转矩的影响 149
10.4.3 隔磁板孔径对悬浮力和转矩的影响 150
10.5 气隙对零功率影响分析 151
10.5.1 悬浮气隙对悬浮力和转矩的影响 151
10.5.2 环形气隙对悬浮力和转矩的影响 152
10.6 后侧结构对零功率影响分析 153
10.6.1 去掉后侧转矩结构固定物对悬浮力和转矩的影响 154
10.6.2 改变后侧导磁体结构对悬浮力和转矩的影响 155
第11章优化后零功率永磁悬浮系统的建模与控制 158
11.1 永磁悬浮系统工作原理与结构 158
11.1.1 永磁悬浮系统工作原理 158
11.1.2 永磁悬浮系统结构 158
11.2 永磁悬浮系统动力学模型 160
11.2.1 系统建模 160
11.2.2 永磁悬浮系统的可控性分析 164
11.2.3 永磁悬浮系统的可观性分析 164
11.3 永磁悬浮系统的并级控制及零功率分析 165
11.3.1 并级控制仿真分析 166
11.3.2 并级控制实验验证与零功率分析 167
11.4 永磁悬浮系统的串级控制及零功率分析 170
11.4.1 串级控制仿真分析 170
11.4.2 串级控制实验验证与零功率分析 173
11.5 永磁悬浮系统的模糊串级控制与零功率特性分析 174
11.5.1 模糊串级控制器设计 174
11.5.2 模糊串级控制仿真分析 176
11.5.3 模糊串级控制与并级控制的零功率实验对比分析 177
11.5.4 模糊串级控制与串级控制的零功率实验对比分析 178
第12章异形磁铁式零悬浮力特性优化与控制 181
12.1 悬浮系统的零悬浮力特性 181
12.1.1 零悬浮力特性的提出 181
12.1.2 零悬浮力特性的优化方法 183
12.2 有限元磁场仿真分析 184
12.2.1 隔磁板嵌入法仿真分析 184
12.2.2 异形磁铁法仿真分析 187
12.2.3 延长铁心法仿真分析 188
12.2.4 组合优化法仿真分析 193
12.2.5 零悬浮力特性比较分析 193
12.3 零悬浮力特性优化实验验证 195
12.3.1 异形磁铁法实验验证 196
12.3.2 延长铁心法实验验证 197
12.3.3 组合优化法实验验证 198
12.3.4 零悬浮力特性比较分析 200
12.4 异形磁铁优化法悬浮实验 201
12.4.1 悬浮控制系统仿真 202
12.4.2 悬浮控制实验 203
参考文献 205