【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁浮轨道交通，特别是涉及一种并联式永磁电磁混合悬浮实验系统及控制方法。
技术介绍
1、稀土永磁磁浮技术的发展受益于目前稀土产业、冶炼技艺、自动控制、高端制造等领域的发展与成熟，该类磁浮交通系统具有零功率悬浮、生态环保、运维量小的优点，但也存在磁场不可控、加工难度大等技术门槛。随着永磁材料、电子信息、精密加工等技术的突飞猛进为永磁磁浮技术的突破提供了有力支撑。
2、相较于常导磁悬浮列车，永磁磁悬浮列车(pms，permanent magnet suspension)具有无可比拟的优势，充分利用永磁材料具备的纯天然磁场性能，大幅度降低运行功耗、车辆运维成本，也避免了车辆能耗发热等问题。但永磁悬浮结构的自身短板也较为明显。在车辆复杂的运行环境下，永磁磁场具备的不可控、非线性特性也进一步加剧了车载控制难度。因此，设计一种并联式永磁电磁混合悬浮实验系统及控制方法是十分有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种并联式永磁电磁混合悬浮实验系统及控制方法，以解决现有永磁悬浮结构悬浮不稳定的问题，并提供研究平台方案及思路。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，包括：底座、顶板、支撑装置、悬浮体、电磁装置、永磁装置和控制器；底座与支撑装置连接，支撑装置分别与悬浮体和顶板连接，顶板分别与电磁装置和永磁装置连接，控制器与电磁装置连接；
4、电磁装置设置于永磁装置两侧，电磁装置位于
5、永磁装置设置于悬浮体中心上方；永磁装置包括：永磁体、导磁钢板和紧扣件；永磁体通过紧扣件固定于悬浮体上，导磁钢板通过螺栓固定于顶板下方；
6、控制器用于调节电磁装置的电磁力。
7、可选地，支撑装置包括：支撑杆和支撑板；顶板通过支撑杆与底座连接，悬浮体通过支撑板与底座连接；支撑板分别设置于底座的两端；支撑板用于承载悬浮体。
8、可选地，支撑板为h型，支撑板外侧面为镂空状；支撑板外侧面钢板的水平高度高于悬浮体在悬浮状态下的最低水平高度。
9、可选地，悬浮体通过光滑螺栓与支撑板贯穿连接；光滑螺栓用于调整悬浮体的水平高度。
10、可选地，并联式永磁电磁混合悬浮实验系统还包括：载物台；载物台设置于悬浮体两端，载物台通过螺栓与悬浮体连接。
11、一种并联式永磁电磁混合悬浮实验控制方法，包括如下步骤：
12、将pid算法作为独立悬浮系统的基础控制方法，并通过基础控制方法对悬浮体悬浮状态进行调节，得到悬浮状态信号；悬浮状态信号包括：悬浮位移量、位移加速度、磁通量、控制电流和控制电压；
13、根据悬浮状态信号和耦合关系构建扩张状态观测模型；
14、通过扩张状态观测模型在悬浮稳定期间进行实时观测，并对实时观测结果进行动态控制。
15、可选地，pid算法的计算公式为：其中，u(t)为控制输出量，err(t)为悬浮位移量，t1和td均为控制器参数。
16、可选地，扩张状态观测模型的表达式为：其中，u(t)为控制输出量，r为悬浮预定间隙值，u0为控制器运算输出量，kp1、kd1和均为控制器参数，zn为控制器第n级的状态信号，b0为补偿扰动的分量。
17、可选地，动态控制的表达式为：β＝(β1+(α+δα1),β2+(α+δα2))；其中，β为预设的悬浮稳定间隙值，β1为第一悬浮点的稳定间隙，β2为第二悬浮点的稳定间隙，α为当前协同变化量，δα1为第一悬浮点的动态悬浮位置调整量，δα2为第二悬浮点的动态悬浮位置调整量。
18、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：一种并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，包括：底座、顶板、支撑装置、悬浮体、电磁装置、永磁装置和控制器；底座与支撑装置连接，支撑装置分别与悬浮体和顶板连接，顶板分别与电磁装置和永磁装置连接，控制器与电磁装置连接；电磁装置设置于永磁装置两侧，电磁装置位于悬浮体上方；电磁装置包括：电磁线圈和导磁铁芯；导磁铁芯紧贴于电磁线圈两侧；导磁铁芯通过螺栓扣件固定于顶板下方；永磁装置设置于悬浮体中心上方；永磁装置包括：永磁体、导磁钢板和紧扣件；永磁体通过紧扣件固定于悬浮体上，导磁钢板通过螺栓固定于顶板下方；控制器用于调节电磁装置的电磁力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，包括：底座、顶板、支撑装置、悬浮体、电磁装置、永磁装置和控制器；所述底座与所述支撑装置连接，所述支撑装置分别与所述悬浮体和所述顶板连接，所述顶板分别与所述电磁装置和所述永磁装置连接，所述控制器与所述电磁装置连接；
2.根据权利要求1所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，所述支撑装置包括：支撑杆和支撑板；所述顶板通过所述支撑杆与所述底座连接，所述悬浮体通过所述支撑板与所述底座连接；所述支撑板分别设置于所述底座的两端；所述支撑板用于承载所述悬浮体。
3.根据权利要求2所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，所述支撑板为H型，所述支撑板外侧面为镂空状；所述支撑板外侧面钢板的水平高度高于所述悬浮体在悬浮状态下的最低水平高度。
4.根据权利要求2所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，所述悬浮体通过光滑螺栓与所述支撑板贯穿连接；所述光滑螺栓用于调整所述悬浮体的水平高度。
5.根据权利要求1所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，所述并联式永磁电磁混合
6.一种并联式永磁电磁混合悬浮实验控制方法，应用于权利要求1-5中任一项所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验控制方法，其特征在于，所述PID算法的计算公式为：其中，u(t)为控制输出量，err(t)为悬浮位移量，T1和TD均为控制器参数。
8.根据权利要求7所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验控制方法，其特征在于，所述扩张状态观测模型的表达式为：其中，u(t)为控制输出量，r为悬浮预定间隙值，u0为控制器运算输出量，kp1、kd1和kdn-1均为控制器参数，zn为控制器第n级的状态信号，b0为补偿扰动的分量。
9.根据权利要求6所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验控制方法，其特征在于，所述动态控制的表达式为：β＝(β1+(α+Δα1),β2+(α+Δα2))；其中，β为预设的悬浮稳定间隙值，β1为第一悬浮点的稳定间隙，β2为第二悬浮点的稳定间隙，α为当前协同变化量，Δα1为第一悬浮点的动态悬浮位置调整量，Δα2为第二悬浮点的动态悬浮位置调整量。
...【技术特征摘要】
1.一种并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，包括：底座、顶板、支撑装置、悬浮体、电磁装置、永磁装置和控制器；所述底座与所述支撑装置连接，所述支撑装置分别与所述悬浮体和所述顶板连接，所述顶板分别与所述电磁装置和所述永磁装置连接，所述控制器与所述电磁装置连接；
2.根据权利要求1所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，所述支撑装置包括：支撑杆和支撑板；所述顶板通过所述支撑杆与所述底座连接，所述悬浮体通过所述支撑板与所述底座连接；所述支撑板分别设置于所述底座的两端；所述支撑板用于承载所述悬浮体。
3.根据权利要求2所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，所述支撑板为h型，所述支撑板外侧面为镂空状；所述支撑板外侧面钢板的水平高度高于所述悬浮体在悬浮状态下的最低水平高度。
4.根据权利要求2所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，所述悬浮体通过光滑螺栓与所述支撑板贯穿连接；所述光滑螺栓用于调整所述悬浮体的水平高度。
5.根据权利要求1所述的并联式永磁电磁混合悬浮实验系统，其特征在于，所述并联式永磁电磁混合悬浮实验系统还包括：载物台；所述载物台设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：高涛，杨杰，胡海林，周发助，占鹏飞，罗俊杰，王龙，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。