磁悬浮导轨的开发与研究
磁悬浮导轨上碰撞设计性实验
磁悬浮导轨碰撞设计性实验研究【实验目的】（1）了解磁悬浮的物理思想和永磁悬浮技术；（2）用两个磁悬浮滑块, 设计多种弹性和非弹性碰撞实验；（3）观察系统中物体间的各种形式的碰撞，考察动量守恒定律；（4）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】（1）设计一种相对弹性碰撞；（2）设计一种相对非弹性碰撞；（3）设计一种尾随弹性碰撞；（4）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】(1)DHSY型磁悬浮动力学实验仪(2)DHSY型磁悬浮导轨实验智能测试仪(3)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Ⅰ3.磁浮滑块4.光电门Ⅱ5.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1m 和2m ，碰撞前的速度各为0201υυ和，碰撞后的速度各为1211υυ和而且在碰撞的瞬间，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。
超导磁悬浮列车的研究与开发
超导磁悬浮列车的研究与开发随着科技的不断进步，人们对交通运输的需求也日益增长。
传统的交通方式已经不能满足人们的需求，交通拥堵等问题已经成为困扰城市发展和居民生活的重要难题。
因此，为了解决这些问题，超导磁悬浮列车应运而生。
超导磁悬浮列车是一种颠覆传统交通方式的新型交通工具，它利用超导磁悬浮技术实现悬浮运行，并通过电磁力驱动列车高速行驶。
其研究与开发正在引起越来越多的关注与投入。
超导磁悬浮列车的研究始于20世纪70年代，最早由德国科学家发起。
他们设想通过利用超导材料的磁悬浮效应，可以消除与铁轨的摩擦，并通过磁场产生的电磁力来推动列车行驶，从而实现高速、平稳的运行。
为了实现这一设想，研究人员面临着很多技术难题。
首先是超导材料的研发与应用。
超导材料具有零电阻与完美磁通体现象，可以实现高电流密度和强磁场效应。
然而，超导材料的制备难度较大，成本高昂，且需要极低的温度条件才能保持超导状态。
因此，寻找符合工程应用要求的超导材料成为超导磁悬浮列车研究的关键。
其次是磁悬浮系统的设计与优化。
超导磁悬浮列车通过利用磁铁在轨道上产生的磁场与超导磁体内的电流相互作用，实现浮起与推进效果。
因此，磁铁与超导磁体的设计是至关重要。
研究人员需要通过合理的轨道与磁铁配置，以及超导磁体的高效制冷与绝缘等手段来保证列车的稳定运行。
此外，超导磁悬浮列车的动力系统也是研究的重点之一。
动力系统需要提供足够的力量驱动列车高速行驶。
传统的动力系统往往采用燃料作为能源，而超导磁悬浮列车则采用电磁力来驱动，需要设备更为精密的控制系统来实现动力的精确控制。
除了技术挑战，超导磁悬浮列车的开发还需要克服政策、经济和社会等多方面的问题。
政策支持与资金投入是推动超导磁悬浮列车研究与开发的关键。
政府应该积极制定相关政策，提供资金支持，引导企业与科研机构加大研发投入，形成合力推进超导磁悬浮列车的实际应用。
同时，超导磁悬浮列车的建设与运营也需要充分考虑经济效益和社会影响。
高速列车磁悬浮控制技术研究与实现
高速列车磁悬浮控制技术研究与实现随着科技的不断发展和人们对高速交通的需求增加，高速列车成为现代交通的重要组成部分。
而磁悬浮技术作为一种利用电磁原理来使列车悬浮运行的技术，在高速列车领域发挥着重要的作用。
本文将就高速列车磁悬浮控制技术的研究与实现进行探讨。
首先，高速列车磁悬浮控制技术的研究意义和发展现状需要被深入了解。
高速列车磁悬浮技术的应用可以大大提高列车的运行速度和安全性。
与传统的轮轨接触方式不同，磁悬浮技术使列车完全脱离轨道，减少了摩擦和磨损，可以实现更高的行驶速度和更平稳的运行。
目前，世界上已有多个国家在高速列车磁悬浮技术领域展开研究，例如中国的上海磁悬浮列车、日本的JR磁浮交通系统等。
其次，高速列车磁悬浮控制技术的核心是磁悬浮悬浮和导引控制系统。
磁悬浮悬浮系统通过对列车底部的电磁感应进行调节，使列车的悬浮高度保持在一个稳定的范围内。
而导引控制系统则通过对列车上部的磁体进行调节，引导列车在轨道上行驶。
磁悬浮悬浮和导引控制系统的设计和实现需要考虑多个因素，如列车的负载、运行速度、环境变化等。
通过优化控制算法和系统设计，可以提高列车的运行效率和稳定性。
然后，高速列车磁悬浮控制技术的实现需要依赖于先进的控制和监测系统。
控制系统通过实时监测列车的位置、速度、荷载等信息，对电磁悬浮和导引控制系统进行调节和控制。
同时，监测系统可以实时采集车体的振动、温度、应力等数据，对列车的运行状态进行监测和预警。
为了实现高速列车磁悬浮技术的稳定运行，控制和监测系统需要具备高精度、高灵敏度和高可靠性。
接下来，高速列车磁悬浮控制技术研究过程中需要重点关注的问题需要被重视。
首先是列车与轨道之间的交互作用问题，磁悬浮列车在高速行驶中与轨道之间存在复杂的电磁相互作用，这对磁悬浮控制系统的设计和运行提出了挑战。
其次是环境适应性问题，高速列车的运行环境常常面临多变的气候和地形条件，如何针对不同的环境因素优化磁悬浮控制系统是亟待解决的问题。
实验3磁悬浮实验
实验3 磁悬浮实验
一、实验内容与数据处理
1.检查磁悬浮导轨的水平度, 检查测试仪的测试准备
把磁悬浮导轨设置成水平状态。
水平度调整有两种方法：（1）把配置的水平仪放在磁悬浮导轨槽中, 调整导轨一端的支撑脚, 使导轨水平。
（2）把滑块放到导轨中, 滑块以一定的初速度从左到右运动, 测出加速度值, 然后反方向运动, 再测出加速度值, 若导轨水平, 则左右运动减速情况相近。
检查导轨上的第一光电门和第二光电门有否与测试仪的光电门I和光电门II 相连, 开启电源, 检查测试仪中数字显示的参数值是否与光电门挡光片的间距参数相符, 否则必须加以修正, 并检查“功能”是否置于“加速度”。
以i s 为横坐标2i v 为纵坐标作图。
3.重力加速度g 的测量
两光电门之间距离固定为s 。
改变斜面倾斜角 , 滑块每次由同一位置滑下, 依次经过两个光电门, 记录其加速度 。
i
)/(20s cm a i )/(2s cm a i i θsin 1
52.72 51.68 6.8/120 2 44.84 43.80 6/120 3 36.98 35.94 5/120 4 28.63 27.59 4/120 5
21.10
20.06
3/120
（1）根据g=
θ
sin a
,分别算出每个倾斜角度下的重力加速度g ；
g=10m/2
s
计算测得的重力加速度的平均值 , 与本地区公认值 相比较, 求出
%100||⨯-=标
标g g g E g =2.04%
二、分析与讨论
1.实验做完后, 磁浮滑块不可长时间放在导轨中, 防止滑轮被磁化。
新型磁悬浮轨道梁剪力连接件研究的开题报告
新型磁悬浮轨道梁剪力连接件研究的开题报告一、研究背景随着城市化进程的加快，城市交通问题日益凸显。
传统的铁路交通方式逐渐难以满足人们的需求，磁悬浮车辆因其高速、低噪音、无震动等优点成为一种理想的交通方式。
磁悬浮列车是通过磁悬浮技术，通过靠近轨道的车体加上磁力来悬浮在轨道上，避免了与轨道直接接触的情况，因此摩擦力和阻力较小，运行速度可以高达每小时500公里以上，是目前世界上运行速度最快的交通工具之一。
磁悬浮轨道的建设是一个庞大的工程，需要考虑轨道连接方式的设计优化。
由于磁悬浮列车的运行速度较快，因此选用高强度连接件是必不可少的。
目前磁悬浮轨道连接件主要选用梁式剪力连接件，但是传统的梁式剪力连接件存在许多缺陷，例如其结构简化度不高、承载能力有限等。
二、研究目的本研究旨在针对目前磁悬浮轨道连接件存在的问题，开发一种新型的磁悬浮轨道梁剪力连接件，通过结构优化和材料优化等手段改进其性能，提高其承载能力和耐久性，以确保磁悬浮轨道连接件的稳定性和安全性。
三、研究内容1.分析传统梁式剪力连接件的缺陷，并提出一种更优化的结构设计。
2.设计合适的材料，并进行材料优化，以提高其耐久性和承载能力。
3.进行数值分析，包括有限元分析和模拟实验，验证新型梁剪力连接件的性能。
4.通过对比实验，验证新型梁剪力连接件的优越性和可行性。
四、研究意义研究新型磁悬浮轨道梁剪力连接件的结构设计和材料优化，可以提高连接件的承载能力和耐久性，从而增强连接件的稳定性和安全性，保障磁悬浮轨道的正常运行。
此外，研究成果也可以为轨道交通领域的工程设计提供参考，促进中国城市轨道交通事业的发展。
大学磁悬浮实验报告
1. 了解磁悬浮列车的原理和结构。
2. 通过实验演示磁悬浮现象，验证超导体对永磁体的排斥作用。
3. 掌握磁悬浮列车的运行机制和影响因素。
二、实验原理磁悬浮列车利用超导体在低温下的特性，实现列车与轨道之间的无接触悬浮。
当超导体冷却至一定温度时，其电阻降为零，形成超导态。
此时，超导体内的电流产生强大的磁场，与轨道上的永磁体相互作用，产生排斥力，使列车悬浮于轨道之上。
三、实验器材1. 超导磁悬浮列车演示仪（含磁导轨支架、磁导轨）2. 高温超导体（含Ag的YBacuo系高温超导体）3. 液氮四、实验步骤1. 将超导磁悬浮列车演示仪放置在平稳的工作台上。
2. 使用液氮将高温超导体冷却至临界温度（约90K）。
3. 将冷却后的高温超导体放置在磁导轨上，确保其与轨道平行。
4. 打开电源，使磁导轨产生磁场。
5. 观察高温超导体在磁场中的悬浮状态。
五、实验结果与分析1. 当高温超导体冷却至临界温度时，其在磁场中悬浮，证实了超导体对永磁体的排斥作用。
2. 通过调整磁导轨的磁场强度，可以观察到悬浮高度的变化。
当磁场强度增大时，悬浮高度也随之增大。
3. 实验过程中，高温超导体在磁场中的悬浮稳定性较好，但受到外界温度、磁场强度等因素的影响。
1. 磁悬浮列车利用超导体在低温下的特性，实现列车与轨道之间的无接触悬浮。
2. 超导体对永磁体的排斥作用是实现磁悬浮的关键因素。
3. 磁悬浮列车的悬浮高度和稳定性受到外界因素的影响。
七、实验注意事项1. 实验过程中，操作人员需穿戴防护用品，如手套、护目镜等。
2. 使用液氮时，注意防止泄漏和低温冻伤。
3. 调整磁导轨磁场强度时，需缓慢进行，避免对高温超导体造成损伤。
八、思考题1. 磁悬浮列车在实际应用中，如何解决高温超导体冷却问题？2. 磁悬浮列车在高速运行时，如何保证其稳定性和安全性？3. 除了磁悬浮技术，还有哪些新型高速轨道交通技术？九、实验总结本次磁悬浮实验成功演示了超导体对永磁体的排斥作用，验证了磁悬浮列车的原理。
高速列车磁悬浮技术的研究与应用
高速列车磁悬浮技术的研究与应用近年来，高速列车成为了城市发展的一个重要标志，也是人们追求快速出行的必备工具。
在高速铁路建设中，磁悬浮技术逐渐得到应用，并成为了发展重点。
下面，本文从历史背景、技术原理以及发展前景三个方面，对高速列车磁悬浮技术进行阐述。
一、历史背景高速列车磁悬浮历史可以追溯到20世纪60年代初，当时美国的磁悬浮技术已经成熟，并开始应用于城市轨道交通领域。
但由于技术难度大、投入巨大等问题影响，磁悬浮技术的研究和应用在60年代至90年代几乎停滞不前。
1997年，上海开始投资建设磁悬浮列车，中国磁悬浮技术得以重新崛起。
随着技术的进步和改善，2002年，上海成功研制出了时速430公里的世界上最快的商业化磁悬浮列车——磁浮列车。
此后，中国开始加快高速铁路的发展速度，磁悬浮技术也逐渐得到完善和推广，至今，中国已成为全球磁悬浮列车的技术和资产的拥有国家。
二、技术原理磁悬浮列车是一种磁悬浮式铁路交通方式，是利用高强度电磁场驱动列车行驶的交通工具。
其技术原理是利用列车和轨道间的磁力排斥和吸引，使列车悬浮在轨道上行驶。
具体来说，磁悬浮列车的轨道上铺设有一系列电磁铁，同时在列车底部也装有电磁铁。
通过对轨道上的电磁铁和列车底部的电磁铁电流的控制，可使车体既悬浮在轨道上，又向前滑行。
磁悬浮列车的行驶速度可以达到每小时600公里以上，能够替代飞机在500公里以内的航程，运营成本低，环保减排，占用土地面积小等优势，逐渐成为人们出行的首选方式。
三、发展前景随着技术的不断改善和全球高铁的发展趋势，磁悬浮列车将有望在未来得到广泛应用。
目前，中国已在上海、长沙、青岛等城市建设了磁悬浮列车，而自主研发的长兴岛磁浮列车不仅速度快，同时在环保降噪方面也具备卓越的表现。
在未来，磁悬浮列车将成为城际快速轨道交通的重要组成部分，有望在世界范围内推广。
随着更多国家和地区参与到高速铁路建设中来，磁悬浮技术的发展势头将会越来越强劲，未来必将成为高速铁路建设的重要趋势，为乘客提供更加高效、快捷、安全、舒适的出行方式。
永磁电磁悬浮技术研究报告
永磁电磁悬浮技术研究报告永磁电磁悬浮技术研究报告摘要：本研究报告对永磁电磁悬浮技术的发展历程、原理和应用进行了综合研究和分析。
通过对永磁电磁悬浮技术的核心理论和实际应用进行剖析，探讨了其在交通运输、能源以及医疗设备等领域的应用前景，并提出了进一步研究的建议。
一、引言永磁电磁悬浮技术作为一项新兴的悬浮技术，具有重要的科研和工程应用价值。
本研究报告旨在通过对永磁电磁悬浮技术发展的概述，深入分析其原理和应用案例，为相关研究人员和工程师提供技术参考和指导。
二、永磁电磁悬浮技术发展历程永磁电磁悬浮技术起源于20世纪初的欧洲和美国，经过多年的发展，取得了显著的研究成果。
最早期的研究集中在永磁悬浮的原理和稳定性方面，随着电子技术的发展和特殊材料的应用，悬浮系统的性能不断提高，使得永磁电磁悬浮技术得以进一步应用于实际工程中。
三、永磁电磁悬浮技术原理永磁电磁悬浮技术是通过利用永磁材料产生的恒定磁力和电流感应力的相互作用，实现物体在无接触的状态下悬浮于空中。
该技术的核心概念是利用永磁体提供持续的磁场，通过悬浮电流和磁力的相互作用来实现悬浮。
四、永磁电磁悬浮技术应用案例4.1 交通运输领域永磁电磁悬浮技术可应用于高速列车和轻型磁悬浮系统的研究和建设。
以中国的“复兴号”高速列车为例，其采用了永磁电磁悬浮技术，实现了列车的平稳悬浮和高速运行。
这种先进的技术不仅提高了列车的运行速度和安全性，还减小了对轨道和环境的损害，并为未来城市交通发展提供了新思路。
4.2 能源领域永磁电磁悬浮技术在能源领域的应用主要体现在发电机组的研究和设计中。
通过利用永磁电磁悬浮技术，可以减少机组的摩擦和能量损耗，提高能源转换效率。
此外，该技术还可以应用于风力发电装置的悬浮部分，提高风轮的稳定性和风能利用效率。
4.3 医疗设备领域永磁电磁悬浮技术在医疗设备领域的应用主要体现在医用图像诊断设备和手术器械的研发和应用中。
通过引入永磁电磁悬浮技术，可以实现对医疗设备的高精度定位和稳定悬浮，提高手术的准确性和安全性。
超导磁悬浮列车的研究现状与应用前景
超导磁悬浮列车的研究现状与应用前景近年来，超导磁悬浮列车技术已经成为高速铁路交通领域的重要研究方向。
其优异的性能和发展前景，吸引了众多工程技术专家的关注。
本文将就超导磁悬浮列车的研究现状与应用前景进行探讨。
一、超导磁悬浮列车的原理与结构超导磁悬浮列车的英文名为Superconducting Maglev train，是一种基于超导材料的高速列车。
该列车由于采用了超导技术，可以令列车在轨道上悬浮，极大地减少了与轨道之间的摩擦阻力，增加了列车行驶的速度和平稳度。
同时，该列车利用磁性物质在超导状态下展示的理想永磁效应而悬浮在轨道上。
被称为“非接触式” 的超导磁悬浮技术，在列车行驶中消耗的能量也非常小，具有良好的能源利用效率。
超导磁悬浮列车的结构与普通火车类似。
其由列车头、车身及车尾三个部分构成，其车头上安装了用于控制列车速度和方向的电子设备，车身上则装有乘客区、技术区等区域，车尾部分则是用来收集列车废弃物等杂物的储藏室。
总体来说，该列车的结构非常安全，可以满足乘客和物品的运输需求。
二、超导磁悬浮列车的现状从2003年开始，中国开始着手开发高速磁悬浮列车。
在2004年底，中日两国政府在京都签订了一项合作协议，中方的重点是开发基于自主知识产权的超导磁悬浮列车。
2014年，中国成功研制出最新型号的高速磁悬浮列车“复兴号”，其最高速度可高达430公里/小时，成为当时全球最先进，最快的高速列车。
此外，日本也开发了世界上第一条真正意义上的商业化磁悬浮列车——JR联络快车。
其最高时速达到了 580公里/小时，是目前世界上行车速度最快的列车。
三、超导磁悬浮列车的应用前景1. 交通运输方面目前，高速公路、高速铁路和民航等运输方式已经难以满足现代社会快速发展的需求。
超导磁悬浮列车的特有优势将开启人们更加高效便捷的新时代。
该列车采用了超导技术，可以大幅度提高列车行驶速度。
据统计，常规的磁悬浮列车可以达到500公里/小时，超导磁悬浮列车的时速则可以达到1000公里/小时以上。
3 磁悬浮导轨实验
实验三 磁悬浮导轨实验一、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；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tsv ∆∆=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 sv t t lim lim0→∆→∆=∆∆= (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代替瞬时速度。
2. 匀变速直线运动如图1所示，沿光滑斜面下滑的物体，在忽略空气阻力的情况下，可视作匀变速直线运动。
匀变速直线运动的速度公式、位移公式、速度和位移的关系分别为：at v v t +=0 (2) 2021at t v s += (3) as v v 2202+= (4)如图2所示，在斜面上物体从同一位置P 处(置第一光电门)静止开始下滑，测得在不同位置0P ，1P ，2P ……处(置第二光电门)， 用智能速度加速度测试仪测量0t ，1t ，2t ……和速度为0v ，1v ，2v ……。
以t 为横坐标，v 为纵坐标作t v -图，如果图线是一条直线，则证明该物体所作的是匀变速直线运动，其图线的斜率即为加速度a ，截距为0v 。
同样取1--=i i i P P s ,作t ts -图和s v -2图，若为直线，也证明物体所作的是匀变速直线运动，两图线斜率分别为a 21和a 2，截距分别为0v 和2v 。
超导磁悬浮技术的研究与应用前景
超导磁悬浮技术的研究与应用前景超导磁悬浮技术是一项充满潜力的科学领域，它能够将磁场与超导物体之间的相互作用巧妙地利用起来，实现无摩擦的悬浮效果。
这项技术在交通运输、能源和科研领域均有广阔的应用前景。
首先，超导磁悬浮技术在交通领域具有巨大的应用潜力。
传统的轮轨交通方式存在摩擦和能量损耗问题，而超导磁悬浮技术能够实现列车无接触地悬浮在轨道上，从而消除了机械摩擦，减少了能量损耗。
这种无接触悬浮的特性使得列车的运行速度得以大幅提升，最高时速甚至可以达到1000公里以上。
此外，超导磁悬浮技术还具备良好的加速性能和刹车性能，使得列车的启动和停车变得更加快捷，提高了运输效率。
因此，将超导磁悬浮技术应用于高速铁路和地铁等城市交通系统，能够有效缓解交通拥堵问题，提升城市交通的安全性和效率。
其次，超导磁悬浮技术在能源领域也拥有广泛的应用前景。
超导磁悬浮技术可以应用于高效的发电机组和风力涡轮机，利用无摩擦悬浮的特性，将机械能直接转化为电能，提高了能源转换效率。
此外，超导磁悬浮技术还可以应用于能源储存，通过超导材料的磁场稳定性和储能效果，实现对能源的高效存储和释放。
这种应用方式不仅能够提高能源的利用效率，还能够解决可再生能源的不可控因素，实现可持续能源的稳定供应。
因此，超导磁悬浮技术在能源领域的应用，有望推动能源领域的技术进步和能源转型。
此外，超导磁悬浮技术在科研领域的应用也具有重要意义。
超导磁悬浮技术可以用于制造高精度的实验仪器和设备，如加速器、粒子探测器等。
由于超导物体能够在磁场中产生强大的磁力，而且又不会受到外界的干扰，因此可以利用超导磁悬浮技术来构建高精度的磁场环境，从而提高实验的准确性和可重复性。
此外，在医学领域，超导磁悬浮技术还可以应用于磁共振成像设备，通过利用超导磁体产生的稳定磁场，实现对人体内部器官和组织的高分辨率成像。
这不仅为医学诊断提供了更准确的手段，还为疾病的早期检测和治疗提供了更可靠的工具。
总之，超导磁悬浮技术凭借其无摩擦、高效率和高精度的特点，具有广泛的应用前景。
高速列车超导磁悬浮技术研究及应用
高速列车超导磁悬浮技术研究及应用超导磁悬浮是一种创新性的运输技术，它应用了超导体和磁悬浮原理，使列车脱离轨道直接悬浮在磁场中行驶。
这项技术已经得到了广泛的研究和开发，以提高交通运输的速度和效率。
特别是在高速列车中，超导磁悬浮技术的应用将会给人们带来许多便利和经济效益。
超导磁悬浮技术是如何实现的？超导磁悬浮技术利用超导材料和磁体产生磁场来悬浮列车。
首先，超导体被放置在列车底部的磁体中，这些超导体被冷却到低于其临界温度，这就是“超导”现象。
这样，磁体中的电流不再受到超导体的电阻，产生的磁场力将列车与轨道分离。
这种技术可以消除从轨道表面产生的摩擦，从而提高列车的速度和效率。
在超导磁悬浮技术中，列车是通过组合磁悬浮和线性电机技术来推进的。
在磁悬浮技术中，列车被固定在一个磁极上，并被电磁力控制。
在线性电机技术中，磁场会产生一个电流，从而在列车内部产生一个电流，这会产生一个反向磁场，使列车向前加速。
超导磁悬浮技术的应用超导磁悬浮技术有着广泛的应用领域。
它可以用于高速铁路、城市轨道交通、货运和代步车辆等。
在高速列车运输领域中，超导磁悬浮技术将大大减少运输时耗费的时间和费用，从而为人们带来更快捷和便利的交通系统。
超导磁悬浮列车理论上可以达到超过1000公里/小时的速度，这比传统的高速列车快了数倍。
由于它不会产生震动和噪音，所以它也是一种更加环保的交通方式。
超导磁悬浮技术虽然看起来非常有前途，但是它也存在一些挑战和难点。
例如，超导体的制造和维护成本非常高，生产这种技术需要非常高的技术和设备。
此外，目前的超导磁悬浮技术还没有达到其理论上的最高速度，需要更多的研究和开发来提高性能。
总的来说，超导磁悬浮技术是一项极具前景的技术，它将会给我们带来更高效、更快捷、更环保的交通方式。
虽然它目前还存在许多挑战，但我们相信通过持续的研究和创新，能够克服这些难点，让超导磁悬浮技术更好地为人类服务。
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ㅡ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+ats=v0t+½ at2v2=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 。
超导磁悬浮列车的研究现状与未来发展方向
超导磁悬浮列车的研究现状与未来发展方向一、引言超导磁悬浮列车是一种利用超导磁性材料、永磁材料、控制电路等技术实现的列车运行方式，具有高速、高效、环保等特点，受到越来越广泛的关注。
本文将对其研究现状及未来发展方向进行分析和探讨。
二、超导磁悬浮列车的研究现状1. 技术路线超导磁悬浮列车技术路线主要包括悬浮系统、驱动系统和控制系统三个方向的研究。
其中，高温超导磁悬浮系统是现阶段最为成熟的技术路线，其优点在于具有较高的悬浮力和较佳的运行效率，目前已在中国、日本等地建设了多条高铁路线。
2. 技术难点超导磁悬浮列车的技术难点主要包括三大方面：（1）材料制备：超导磁性材料的制备难度较大，成本较高，需要长时间研究和探索；（2）动力与控制：超导磁悬浮列车的驱动系统和控制系统需要高精度、高速度运行，对设备要求较高；（3）设备寿命：超导磁浮设备容易受到外界环境的干扰，设备寿命短且易出现故障。
三、超导磁悬浮列车的未来发展方向1. 材料制备方向随着超导材料研究的不断深入，新型材料不断涌现，使得超导磁悬浮列车的材料制备方向日益成熟。
目前，国内外研究机构正在研发一系列新型高温超导材料，致力于改善材料的超导性能和稳定性。
2. 动力与控制方向随着计算机技术、信号和控制技术的不断进步，超导磁悬浮列车的控制系统将越来越智能化、自动化。
未来，超导磁悬浮列车将逐步实现智能控制，自动驾驶，为未来智慧城市建设提供更为先进、高效的交通工具。
3. 设备寿命方向为了解决超导磁悬浮列车设备寿命短和易出现故障的问题，需要对设备进行精细管理和保养，及时发现和解决问题，加强设备的维护和保养，延长设备的使用寿命，提高超导磁悬浮列车的安全性和可靠性。
四、结论超导磁悬浮列车是一项拥有高速、高效、环保等优点的先进交通工具，是未来城市交通发展的重要方向。
通过对其研究现状及未来发展方向进行分析和探讨，表明超导磁悬浮列车应注重材料制备、动力与控制、设备寿命等方向的研究，加强协同创新、优化技术路线，促进超导磁悬浮列车技术的不断完善和发展。
超导磁悬浮列车的研究与应用
超导磁悬浮列车的研究与应用超导磁悬浮列车是指利用超导电磁体和磁悬浮技术研制的高速列车。
相比传统的轮轨交通方式，它拥有更高的速度和更好的稳定性，成为了近年来交通运输领域的一个热点研究课题。
一、超导磁悬浮列车的基本原理超导磁悬浮列车的运行原理是利用永磁体和电磁体之间的相互作用，使列车浮起来并前进。
在超导磁悬浮列车的轨道上铺设有一组高温超导电缆，这组电缆内部通电后便能够在20K的温度下变为超导体。
而在列车吊挂下方的永磁体上则镶嵌了一些“现代磁铁”，这些磁铁能够产生强大的磁场，并且其磁场大小是恒定不变的。
当列车在高速前进时，会产生气动阻力，同时引起车体横向摆动，此时超导电缆内的电流便会开始流动，从而产生一个方向与永磁体磁场相反的磁场，使列车浮起来。
为了保持列车的平衡和稳定，超导电缆和永磁体需要保持一定的距离。
二、超导磁悬浮列车的优势超导磁悬浮列车相比于传统的轮轨交通方式有很多优势。
首先，它的运行速度非常快，最高时速可以达到1000公里以上，因此能够大大缩短旅行时间。
其次，由于没有机械摩擦，超导磁悬浮列车拥有更好的运行稳定性和更低的能耗。
此外，超导磁悬浮列车的噪音密度也很低，这为城市环境的改善提供了一种全新的交通解决方案。
三、超导磁悬浮列车的应用前景超导磁悬浮列车的应用前景非常广阔。
在高速公路和铁路发展滞后的地区，超导磁悬浮列车可以成为一种新的快速交通方式。
在城市轨道交通领域，由于其环保、安全、高效等优点，超导磁悬浮列车也可能成为城市快速交通的一个新选项。
而在超长距离运输领域，例如横跨欧亚大陆的高速铁路，或者是跨越太平洋连接亚洲和美洲的海底隧道，超导磁悬浮列车都有着广泛的应用前景。
四、超导磁悬浮列车的发展趋势超导磁悬浮列车的研究和发展已经取得了很大的进展。
例如，目前中国已经建设了多条超导磁悬浮列车线路，包括上海磁悬浮示范运营线和青岛至烟台超导磁悬浮试验线等。
而在国际上，日本和德国也分别在这个领域取得了重大的进展。
磁悬浮技术发展应用与研究现状
磁悬浮技术发展应用与研究现状磁悬浮系统及悬浮控制原理磁悬浮系统主要由间隙传感器、加速度计、磁悬浮电源变换器、悬浮电磁铁和悬浮控制器等组成。
当向电磁铁的绕组中通以一定的电流时，悬浮电磁铁会对浮体产生相应的电磁吸引力。
当产生的电磁吸引力大过被悬浮物体的重力时，浮体就会被向上吸起来，从而实现悬浮。
因此，为了使浮体可以稳定地处于悬浮状态，需要调节电磁铁绕组中的电流的大小，使其产生的电磁吸力的大小等于被悬浮物体重力的大小。
但是由电磁吸引力与重力所构成的平衡是一种不稳定的平衡关系。
这是由于电磁铁和浮体之间的电磁力大小与悬浮间隙大小的平方成反比，即当电磁铁和浮体之间的悬浮间隙越小时电磁吸引力就越大，反之当电磁铁和浮体之间的悬浮间隙越大时电磁力就会越小。
所以外界的扰动来干扰这种平衡时，即便系统只是受到非常微小的扰动，这种平衡状态也会被破坏。
因此，需要设计一个闭环反馈控制系统来对对整个系统实现闭环控制。
间隙传感器可以直接测量出浮体的悬浮间隙的大小，并且将它转变成位移信号；再由控制器存储、变换及运算，并且根据控制器的运算方法产生相应的控制信号；功率放大器会根据接收到的控制信号产生系统需要的控制电压，从而控制电磁铁中的电流，使执行电磁铁产生相应的电磁吸引力。
所以当浮体与电磁铁之间的悬浮间隙发生改变时，需要及时地调整电磁铁线圈中电流的大小，就可以改变电磁力的大小，这样就可以保证被悬浮物体能够稳定地悬浮在平衡位置附近。
因此为了实现磁悬浮系统的可靠性，必须精确控制电磁铁中电流，即电磁铁线圈两端电压的大小，以确保磁场可以保持稳定的电磁强度和相应的电磁悬浮力。
磁悬浮技术的发展与应用1842年，英国物理学家Earnshaw就提出了磁悬浮的概念，同时指出，单靠永久磁铁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。
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行的若干猜想，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。
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ㅡ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+ats=v0t+½ at2v2=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 。
高速列车磁悬浮技术研究
高速列车磁悬浮技术研究随着科技的不断进步，高速列车的发展已经不再局限于传统的轮轨技术。
磁悬浮技术作为一种比轮轨技术更先进的技术，正逐渐成为高速列车发展的趋势。
本文将重点探讨高速列车磁悬浮技术的研究和发展。
一、磁悬浮技术原理磁悬浮技术是利用电磁原理，在高速列车和轨道之间产生磁场，通过磁场作用和控制来达到悬浮和牵引的作用。
磁悬浮技术可以分为电磁悬浮和永磁悬浮两种类型。
电磁悬浮主要是通过在列车和轨道之间施加电流，产生磁场，实现悬浮和牵引；而永磁悬浮是通过在列车和轨道之间放置永磁铁，通过永磁铁之间的相互作用实现悬浮和牵引。
磁悬浮技术相比传统的轮轨技术有很多优势。
首先，磁悬浮技术可以实现高速列车的无接触运行，避免了轮轨摩擦产生的阻力和磨损；其次，磁悬浮技术可以提高车辆的运行速度和安全性能，可以达到时速600公里以上的运行速度，比轮轨技术快了很多；最后，磁悬浮技术相比轮轨技术对环境污染更小，噪音更小，可以减少城市交通带来的噪音和污染。
二、磁悬浮技术的研究和发展磁悬浮技术的研究和发展主要是由美国、日本、德国和中国等国家进行。
在这些国家中，日本的磁悬浮技术已经处于世界领先地位。
日本的磁悬浮技术始于20世纪60年代。
在磁悬浮技术的研究和开发过程中，日本先后建立了多个磁悬浮测试线，包括草津磁浮测试线、测试线和长野磁浮测试线等，这些测试线的建设和运营为日本的磁悬浮技术的研究和开发提供了坚实的基础。
随着磁悬浮技术的逐步成熟，磁悬浮列车的商业化运营也已经开始。
目前，日本的磁悬浮线路已经商业化运营，包括环球磁浮线路和长野磁浮线路等。
此外，日本还计划在2027年之前建成一条连接东京和名古屋的高速磁浮铁路，预计速度可达到500公里/小时。
德国的磁悬浮技术也处于领先地位。
德国的TRANSRAPID磁悬浮列车已经在德国进行了多次测试，目前该项目已被停止，但是德国仍然在进行磁悬浮技术的研究和发展，推进称为NEXT的新型磁浮计划。
中国也在积极发展磁悬浮技术。
磁悬浮列车技术研究及应用
磁悬浮列车技术研究及应用一、引言磁悬浮列车（maglev）是一种新型高速交通工具，它采用磁悬浮技术实现悬浮和运行，由于具有高速、安全、舒适、节能等优势，被广泛认为是现代交通的未来。
本文将介绍磁悬浮列车技术研究及其应用。
二、磁悬浮列车的原理磁悬浮列车是指采用电磁力将列车悬浮在轨道上行驶的列车，其原理是利用轨道内置的电磁铁产生磁场，同时列车本身也装有一组电磁线圈，通过对电磁线圈施加电流，产生的磁场与轨道内磁场相互作用，使列车悬浮在轨道上并运行。
此外，磁悬浮列车还配备有一组线圈，产生的反向磁场可以推动列车前进或制动减速。
三、磁悬浮列车技术的研究与发展磁悬浮列车技术的发展始于20世纪50年代，当时发现磁悬浮技术可以用于实现列车悬浮和前进，但是由于技术限制，无法实现商业化应用。
1984年，德国慕尼黑机场作为一项试点项目，成功运行了全球首个商业磁悬浮列车。
1985年，日本也研发出了自己的磁悬浮列车，并建立了具有全球领先水平的科研项目。
此后，磁悬浮列车技术在全球范围内逐渐得到发展，尤其是在中国这样人口众多、区域发展不平衡的国家，磁悬浮列车技术尤为重要。
四、磁悬浮列车的优点和应用4.1 优点磁悬浮列车具有如下五个优点：1. 最高速度：磁悬浮列车的最高时速可以达到600公里/小时，是传统动车的两倍以上，而且运行速度还可以根据需要随时调整。
2. 舒适度：磁悬浮列车完全悬浮于轨道上行驶，因此不存在任何摩擦和震动，从而实现了极高的安静性和平稳性。
3. 安全性：磁悬浮列车利用磁场悬浮和行驶，不需要轮子，因此摆脱了机械摩擦，结构简单，发生事故的概率大大降低。
4. 节能性：磁悬浮列车不需要烧油或其他燃料，直接利用电能进行运行，既环保又节能。
5. 地理适应性：磁悬浮列车可以在远离城市中心的地区建设，因此能够缓解城市拥堵和烟雾污染，同时也提高了城市的整体发展水平。
4.2 应用由于磁悬浮列车具有很多优点，因此在以下方面具有广泛的应用：1. 高速铁路：磁悬浮列车在铁路交通领域的应用最为广泛，例如日本的新干线、德国的磁悬浮列车、中国的上海磁悬浮列车等。
超导磁悬浮列车的研发与应用
超导磁悬浮列车的研发与应用近年来，世界范围内对于超导磁悬浮列车的研发与应用越来越受到重视。
超导磁悬浮列车是一种基于磁悬浮技术的高速列车，它采用一系列的超导磁体和感应线圈，通过超导效应和静电力来悬浮和驱动列车。
超导磁悬浮列车在交通领域有着广泛的应用前景，它不仅可以提高列车的运行速度，还可以减少能源消耗和环境污染，同时还能够改善交通拥堵状况。
一、超导磁悬浮列车技术简介超导磁悬浮列车是一种新型的高速列车技术，它基于磁悬浮技术和超导技术相结合而成。
超导材料在低温下具有超导效应，在超导状态下，电阻为零，电流可长期保持不变，这就使得超导材料具有了很强的电性能和磁性能。
超导磁悬浮列车利用超导材料的这种特性，通过电路和磁场实现对列车的悬浮和驱动。
超导磁悬浮列车分为吸附式（attractive）、斥力式（repulsive）和混合式（hybrid）三种形式，其中混合式是最常用的。
二、超导磁悬浮列车的优势超导磁悬浮列车具有很多优点，主要包括以下几点：1.高速度：超导磁悬浮列车利用磁悬浮技术和超导材料的优势，运行速度可以达到高达600公里/小时。
2.省能源：超导磁悬浮列车是一种全电力驱动的列车，不需要燃料，不会产生污染，可以有效减少能源消耗和环境污染。
3.安全性高：超导磁悬浮列车的列车体离地面有一定距离，不会与路面接触，可以避免由于路面不平而导致的颠簸和震动。
而且，超导磁悬浮列车具有良好的稳定性，不受外界干扰。
4.运行成本低：超导磁悬浮列车不需要燃料，不会产生污染，不需要大量的维护和修理，因此运营成本相对较低。
三、超导磁悬浮列车的研发和应用目前，超导磁悬浮列车的研发和应用已经进入了实用化阶段，主要集中在德国、日本、中国等国家和地区。
1、日本日本是一些国家中超导磁悬浮列车技术应用最早的国家之一。
日本的超导磁悬浮列车技术是由JR公司和中央研究所联合研发，1987年首次实现列车在实验线上的磁悬浮运行。
2004年年中，日本交通省已经决定进行一个比较全面的超导磁悬浮列车试验，在日本长野县设置了长达18.4公里的实验数据收集线路，经过实验发现其运行速度已经达到了581公里/小时。
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态垂直跳动小于 1μm ,静态水平跳动小于 0. 5μm ,
承载力达 :1 080N 。
图 5 6 自由度磁悬浮导轨
图 4 算法结构图
对应的增量算式 :
ud ( n) = a1 ud ( n - 1) + a2 e ( n) + a3 e ( n - 1)
ut ( n) = ui ( n - 1) + a4 ud ( n)
软件设计包括系统初始化 、控制算法以及特殊 状况 (如溢出 、掉电等) 处理 。以 TMS320F240 为 例 ,它有 3 种寻址方式 、86 条基本指令 ,二者组合 可多达 200 多条有效指令 ,通常的做法是程序核心 部分 (即经常调用部分) 采用汇编语言编写 ,以提高 整个系统的执行效率 ,对实时性要求不高的部分采 用 C 语言编写以降低程序的复杂度 ,并提高可读 性和可修改性 。
下面结合 TI 公司的 TMS320C240 芯片 ,介绍 如何利用 PWM 技术来控制大功率六自由度磁悬 浮导轨 。
1 系统组成
用 TMS320C240 中 PWM1 ～ PWM6 , PWM7 ～PWM8 作为 4 个自由度的 PWM 信号输入 ,另两 个自由度用 T1PWM 、T2PWM 和 PWM9 、T3PWM 来实现 。这样共 12 路 PWM 信号去控制半桥驱动 电路 。TMS320F240 根据位移及智能 PID 输出结
· 127 ·
·电气技术与自动化· 张建生 ,等·磁悬浮导轨的开发与研究
TMS320F2407 具 有 下 述 特 点 : 1 ) 主 频 为 20M Hz ,单指令周期为 50ns ,且大部分指令在一个 机器周期内完成 ;2) 该芯片集成了 2 个 8 选 1 的 10 位 A/ D 转换器 ,最小转换时间为 6. 1μs ;3) 具有 6 个完全比较单元可用于多达 12 路 PWM 脉冲输 出 ; 4 ) 带 有 16 K 的 Flash ROM 和 544 字 的 DARAM ;5) 集成 PLL 时钟 、Watchdog 、EV 事件管 理器等电路 ;6) 片内 SCI、SPI 等外设接口 。
2 互补式 PWM 原理
a) PWM 的电流波形分析 对于 PWM 输出 ,设调制波的周期为 T , 脉宽 为 t p 当负载的时间常数 t 远大于调制波的周期为 T 时 , 输出电流充放电的波形近似为三角波 ,如图 2 所示 。
图 2 输出电流充放电的波形
其中输出电流波形可看作由 i1 和 i2 两部分组成 :
3 智能 PID 的应用
在 DSP 控制系统中 ,应用 PID 只是将模拟控 制转换成数字控制的第一步 ,由于参数主导型的临 界转速在很大程度上决定于 PID 参数 ,所以要突 破临界转速必需从实时改变 PID 参数着手 ,即采 用智能 PID 控制 。
311 多层前向网络
智能 PID 控制的具体方法很多 ,根据 6 自由度 的磁悬浮控制特点采用神经网络智能 PID 效果较 好。基于多层前向网络的 PID 结构如图 3 所示。
tp =
T 2
+Δt
代入式 (7) 得 :
i1
=
1 T
(
I0
+
T 2
·2 E
RL
-
2RLEΔt)
=
1 T
(
I′0
-
2RLEΔt)
(9)
i2
=
1 T
(
I0
+
T 2
·2 E
RL
+ 2RLEΔt)
=
1 T
(
I′0 +
2RLEΔt)
(10) 符合式 (7) 和式 (8) 。因此只要对 PWM1～ PWM6 的数字比较器设置 ,就可以实现 3 个自由度的输出 控制 。由于目前的 DSP 都未超过 6 个全功能互补 的 PWM ,故对于 6 自由度的磁悬浮控制系统另两 个自 由 度 分 别 由 PWM7 、PWM8 及 T1PWM 、 T2PWM 和 PWM9 、T3PWM 来实现 。由于这六个 PWM 的比较器独立而不互补 ,故可利用上述的计 算 结 果 分 别 对 CMP7 、CMP8 、CMP9 、T1CMP 、 T2CMP 和 T3CMP 进行设置和控制即可 。
4 实验结果
对 6 自由度 1 000N 的磁悬浮导轨系统做了实
验(图 5)
,其参数如下 :4 个垂直线圈偏磁电流
I
′ 10
=
I2′0 =
I
′ 30
=
I
′ 40
=
3A
,平衡气隙
0.
10mm
,水平
线圈偏磁电流
I
′ 50
=
I
′ 60
=
4A
,平衡气隙
0
.
10mm
,
悬浮体 (平衡板) 的质量为 m = 80kg ,对应的位移
i
=
1 T
[
ห้องสมุดไป่ตู้
I0
+2
E RL
t
p
+
L RL
(Δ I
-
I
+
E) RI
e-
RL L
t
p
+
(4)
L RL
(Δ I
+
I
-
E) RI
e-
RL L
t
p
]
这里 I0 为所有与 t p 无关的常数项之和 。上电
并在过渡过程完成后 :
i0 ( t p) - i1 (0) ≈ i2 ( T) - i2 ( t p)
· 128 ·
http :// ZZHD. chinajournal. net. cn E2mail : ZZHD @chinajournal. net. cn 《机械制造与自动化》
·电气技术与自动化· 张建生 ,等·磁悬浮导轨的开发与研究
图 3 神经网络智能 PID 示意图
控制器网络 NNC 采用二层网络 ,用单神经元 实现 ;辩识器网络 NN I 采用三层网络 ,用 BP 网络 实现 。由于采用了多步控制策略 ,扩大了反映动态 变化的有用信息 ,可以做到实时地改变 P 、I、D 参 数 ,提高了系统的稳定性和刚度 。
The Research of Guide Supported with AMB ZHAN G J ian2sheng1 ,2 ,ZHAN G Gang1 ,WU Guo2qing1 ,3 ,WAN G Xi2ping1 ,WU Ming2gui1
(1. Shanghai University , Shanghai 200072 , China ; 2. Changzhou Instit ute of Technology , J S Changzhou 213003 , China ;
0 引言
对于磁悬浮导轨的控制系统中 ,由于存在超静 定位的问题 ,模拟系统或模拟控制加开关功放 。已 很难做到理想的控制效果 ,这是因为模拟系统不能 实时地改变 PID 参数 , PID 参数决定了系统的稳 定裕量 ,而再好的系统其稳定域总是有限的 。因此 用高速数据处理器 TMS320C240 可以通过改变 PID 参数的办法可解决超静定位的问题 ,最终达到 高速运行的目的 。
M achi ne B uil di ng & A utom ation , Dec 2004 , 33 ( 6) : 127～ 129 , 130
果调用 PWM 波算法程序 ,控制 PWM 输出 ,从而 使系统保持平衡 ,如图 1 所示 。
图 1 DSP 为核心的 6 自由度控制器
通常 PWM 信号送入隔离驱动模块 ,有利于减 小功率模块对前级的干扰并提高可靠性 。
i1 = I0 +ΔI
(7)
i2 = I0 - ΔI
(8)
i1 为上线圈电流 , i2 为下线圈电流 。
设上线圈的脉宽为 tp , 根据 TMS320C240 的
6 个全功能数字式 PWM 互补性的原理 ,对数字比
较器设置时取 : t p
=
T 2
- Δt 。由 PWM 互补性的
原理得 : tq = 1 -
312 单通道的算法
利用 TMS320C240 的快速性特点 ,全部由软 件来产生互补 PWM 的脉冲信号 ,这样比起硬件比 较来实现互补 PWM 的控制在控制上要方便得多 , 做到了真正的数控 。同样利用 TMS320C240 的快 速性特点实现末级驱动的软开关效果大大地提高 了驱动的可靠性 。
刚度系数为 C1 = 16. 544 7 ×104N/ m ,电流刚度系
数为 C2 = 267. 325 0N/ A ,功率放大器 Gp ( s) =
Ka = 0. 8A/ V ,电涡流位移传感器 Gs ( s) = Ks =
6 000 ,取采样周期 T = 0. 000 2s ,静态时控制参数
Kp = 0. 6 , Kd = 120 , Ti = 0. 02s , T d = 0. 03s 。静
(5)
ΔI 可由式 (5) 确定 。
一般电磁轴承的线圈内阻很小 ,对于 220V 供
电的开关功率放大器 :
E RL
ΔI , 故式 (4) 可近似
为:
i
=
1 T
[
2
E RL
t
p
+
I0 ]
(6)
b) 互补式 PWM 的算法
在一个自由度上 ,两个线圈的静态电流相同 ,
控制输出信号为差动的关系 。要满足 :
3. Nantong Instit ute of Technology , J S Nantong 226007 , China) Abstract :The twelve digital PWM of TMS320C240 in DSP product s are very convenient to cont rol t he six f reedoms guide supported wit h AMB. This paper briefly int roduces t he basic st ruct ure and character of t he chip , t he principle of using PWM wave and t he main cont rol circuit of t he system of t he guide and discusses how to achieve t he PWM and PID wave by program. Key words :DSP ; PWM ;motorized spindle supported wit h AMB ;switching powerf ul amplifier