磁悬浮振动测量系统阻尼特性仿真及实验

磁悬浮振动测量系统阻尼特性仿真及实验振动测量在工农业生产及日常生活中均有大量的需求和广泛的应用。

传统的振动测量方法逐渐体现出一些不足之处,如测量灵敏度低、不能测量较低频率的振动、不易实现多维振动测量等。

采用永磁铁、电磁线圈一起构成永磁铁的悬浮以实现振动测量是一种全新的振动测量方法。

振动测量中将磁悬浮体作为测量系统的惯性质量块。

其优点是系统内部不含弹性部件、测量灵敏度高、可测较弱的振动信号、无振动情况下系统近于零功耗、可实现较低频率的振动测量、易于实现多维振动测量、系统的阻尼由电子电路实现易于调整。

由于该振动测量方法是一种新的方法,其特性需要进行测试和研究,特别是测量系统的阻尼是所有测量中的重要部分。

对磁悬浮振动测量方法中的系统阻尼同样需要进行测量和研究。

将永磁铁、电磁线圈混合设计,制作了磁悬浮振动测量模型;设计并分析了红外光相对位移的检测电路;设计了环境红外光的消除电路;通过实验方法,采用间接测量方法对质量块所受的磁吸力进行了测量,通过数值分析方法得出了质量块所受磁吸力的关系式;制作了混合形式的测量系统的超前控制电路,得出了控制系统的传递函数。

对质量块的磁吸力在平衡点附近进行了线性化处理,通过质量块的受力分析建立了质量块的动力学方程,验证了该方法的可行性;推导得出了系统阻尼的数学关系式;通过数值分析的方法,得到了元件和系统阻尼之间的关系。

进一步对圆柱形相斥式磁悬浮振动测量系统的阻尼进行了分析。

建立了永磁铁和电磁铁混合的磁悬浮振动测试系统的Simulink仿真模型。

对于不同的传感器安装点、振子的初始点和控制系统的不同PD参数值进行了仿真测试。

建立了圆柱形相斥式永久磁铁振动测试装置的仿真模型并对装置取不同参数的情况下进行了仿真。

通过搭建振动测量平台,对无外界振动情况下的系统固有工作状态进行了实验测试及分析;并在外界不同频率的振动情况下进行了实际测量,验证了设计系统的阻尼设置是正确的,实验证明设计的系统能够很好地工作。