《Matlab磁悬浮列车电磁系统模型的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Matlab磁悬浮列车电磁系统模型的研究（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-范文最新推荐-1 / 17Matlab 磁悬浮列车电磁系统模型的研究摘要：随着轨道交通、船舶运输、航空事业等公共服务的迅速发展，磁悬浮技术行业应运而生。磁悬浮技术在环保、速度等方面相比其他现有陆上交通工具有着明显的优势，与传统的轮轨运输系统不同，磁悬浮列车靠无接触的电磁力而不是机械力来实现支撑、牵引、加速和制动功能。由于几乎没有机械接触，列车可以较小的噪声运行，但是时速却高达 500 公里。因此磁悬浮技术有着极大的研究意义。8823本论文将针对磁悬浮技术的悬浮系统控制技术作进一步的研究及讨论，利用 Matlab 软件对磁悬浮列车悬浮气隙控制的无静差系统作仿真研究，根据悬浮原理设计悬浮控制模拟
2、系统，并对系统进行调试及波形分析并得到理想的实验结果。关键词：磁悬浮；悬浮气隙控制；无静差；仿真Magnetic Levitation Control SystemAbstract：With the rail, shipping, aviation and other public services the rapid development of maglev technology industry came into being. Maglev technology in environmental protection, speed, etc. Compared with other e
3、xisting land transport has a clear advantage, with the traditional wheel-rail transportation systems, non-contact magnetic levitation train by the electromagnetic force rather than mechanical force to achieve support, traction, acceleration and braking functions. Because almost no mechanical contact
4、, the train can run smaller noise, but was as high as 500 kilometers per hour. Therefore maglev technology has great significance.This article will focus on magnetic levitation technology suspension system control technology for further research and discussion, the use of Matlab software maglev susp
5、ension gap no static error control systems for simulation studies, based on the principle suspended suspension control simulation system design, and system -范文最新推荐-3 / 17debugging and waveform analysis and obtain the desired results. 1 绪论1.1 磁悬浮交通发展概况1.1.1 磁悬浮列车的发展由于高速公路和航空事业发展，铁路面临着严重的挑战。因为传统的轮轨粘着式
6、铁路是利用车轮与钢轨的粘着力使列车前进的1，而其粘着系数又随着速度的增加而减小，走行阻力却随着速度的增加而加大。当速度超过粘着系数曲线和走行阻力曲线的交点时，速度就不可能再进一步提高了。如果要想再进一步提高速度，同时又要做到更加安全、舒适，减轻振动和噪音，减少能耗，降低运输成本，那么，传统铁路将是难以办到的2 。 为了越过这个障碍，一些发达国家就开始研究非粘着式磁悬浮超高速车辆。经过几十年的研究和试验，已取得了重大的进展。有些先进国家已经进入实用化研究阶段。特别是超导技术的突破性进展，将大大缩短磁悬浮铁路的发展过程3。 在这项研究中，德国和日本起步最早，但两国采用的制式截然不同，德国采用常导磁
7、吸式，而日本则采用超导磁斥式。在车辆和线路结构上，在悬浮、导向和推进方式上虽各有不同，然而基本原理却是一样的。在我国，磁悬浮已经在上海运行。上海磁悬浮列车是世界上第一段投入商业运行的高速磁悬浮列车，设计时速 430 公里/ 小时，实际时速约 380 公里/小时，现已降速至最高 301 公里/小时。但是由于技术方面等问题，我国磁悬浮耗资较大，所以一直没有大力推广。但是，我们可以看到磁悬浮列车的发展前景相对其他交通工具是最广阔的。1.1.2 磁悬浮技术的发展优势-范文最新推荐-5 / 17磁悬浮铁路的研究发展，是当今世界地面交通运输技术发展的一种趋势。它比传统的粘着式铁路运输及其他运输工具，有着独
8、特的优越性，社会经济效益相当显著。高速磁悬浮列车，最适合高速客运专线网的发展，也符合我国铁道交通发展的方向，其主要优势在于15-17： (5)造价相对不高磁悬浮列车目前仍处于基础研究阶段。据估计，其造价与高速铁路相差不多。日本于 1982 年建成的、速度为 210-260 公里小时的新干线，造价为 56 亿日元公里，上越新干线为 47 亿日元公里。而磁悬浮列车的造价估算约为 60 亿日元公里，比新干线大约高 20左右。但考虑到速度的提高和距离的缩短，这个造价仍然是可取的。(6)运行环境舒适、经济 由于磁悬浮列车创造了 300 公里小时以上的高速，1 2000 公里的路程，可在 35 小时内到达
9、 800，因此可以取消餐车和卧铺，增加座席量，提供舒适方便的旅行条件。通过以上分析可见，磁悬浮列车是一种高速、舒适、安全、方便、无噪音、无振动、无污染、不受天气影响的极有发展前途的交通工具。1.2 直线电机的发展和应用直线电机主要是直线电动机4-7，它是一种将电能直接转换成直线运动机械能。直线电机的研究与开发可以追溯到 19 世纪末和 20 世纪上半叶，早在 1845年 Wheatstone 就提出和制作了略具雏形的直线电动机。至今已有近 160 年的历史，在 1905 年，就有人提出用它来作为推动列车的动力，虽然当时由于其经济性，可靠性等方面没有竞争力，未能实现。可是研究人员却对这个想法给予
10、了持续的关注，当进入实用阶段则始于 1970 年之后。磁浮列车在德国，日本等建立起试验和试运行的线-范文最新推荐-7 / 17路，获得了试验性的应用和成功。从上面可以看到，尽管当时的想法并未超出试验阶段，但是这些想法和尝试却为后来的成功提供宝贵的经验。1945 年美国西屋电气公司首先出电力牵引飞机弹射器，随后美国公司利用直线大家制成用作抽汲钾，钠等液态金属的电磁泵。1954 年，英国皇家飞机制造公司利用双边扁平型直流直线电机制成了发射导弹的装置。但这个时期直线电机始终未能够得到真正的应用。其原因大致在以下几方面8-10： (2)不受离心力的影响，可提高直线速度；(3)可提通过电能直接产生直线电
11、磁推力，可使运动无机械接触，大大减少机械损耗；(4)无噪声，运行环境好；直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演变31-32，一般电动机工作时都是转动。但是用旋转的电机驱动的交通工具（比如电动机车和城市中的电车等）需要做直线运动，用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动。这就需要增加把旋转运动变为直线运动的一套装置。几十年前人们就提出了这个问题，现在已制成了直线运动的电动机，即直线电机。1.3 计算机仿真的意义上海磁悬浮列车示范运营线5引进了德国先进技术，采用常导磁悬浮的高速运营线。设计最高时速为430Km/h，工程中应用了大量高性能的机电设备，例如：悬浮电磁铁、导向电磁铁、控制电源
12、、制动电磁铁等。为了吸收这些引进的机电设备及相关技术，通过开发创新，尽快实现高速常导磁悬浮列车工程主要机电设备的国产化，进行磁悬浮装备的软件仿真研究具有特别重要的意义。对磁悬浮技术开展研究，若采用传统的方式开展实验，耗资巨大，也非常耗时。随着计算机性能的提高和仿真技术的进步，利用软件仿真系统进行研究应该是最理想的选择。建立一个具备控制系统仿真功能的-范文最新推荐-9 / 17仿真实验装置，以已有控制理论的基础上，开发具有完全自有产权的实验系统，其主要功能体现在以下方面：（1）针对性强，系统具有良好的性能和较高的使用效率；（2）完全掌握核心技术，对系统的维护、升级和进一步的开发打下了良好的基础；
13、（3）将国外先进的商业软件作为辅助工具，减少了非核心系统开发的工作量。由此可以预测使用这种方案将能够在较短的时间内、以较少的资金投入实现一个具有自主产权的、高效实用的系统，最大限度地满足要求。 3. 仿真软件的介绍和选型 先分别描述了各个仿真软件的主要功能和特点以及使用场合，再通过进一步的对比选出最适合本设计的仿真软件，并对此仿真软件的操作进行详细的说明。4.对磁悬浮系统的仿真研究本章主要根据磁悬浮电磁铁的气隙控制的基本原理及自动控制系统的有关理论对控制环节进行设计，得出动态结构图和系统原理图；然后利用 MATLAB 仿真软件建立反映磁悬浮悬浮系统的仿真模型，最后利用 SIMULINK 对一些
14、环节进行建模与仿真，并对实验结果进行分析。5.总结和展望作为磁悬浮列车悬浮气隙控制的无静差系统计算机仿真研究这一个总课题，本文对高速磁悬浮列车悬浮系统作了一些原理性、可行性的探索性研究。对全文的主要内容作简要的回顾与总结,最后对磁悬浮技术的应用与发展前景进行展望。2 磁悬浮原理及应用-范文最新推荐-11 / 172.1 直线电机的工作原理直线电机是一种新型电机，近年来应用日益广泛。磁悬浮列车就是用直线电机来驱动的。磁悬浮列车是一种全新的列车。一般的列车，由于车轮和铁轨之间存在摩擦，限制了速度的提高，它所能达到的最高运行速度不超过 300km/n。磁悬浮列车是将列车用磁力悬浮起来，使列车与导轨脱离接触，以减小摩擦，提高车速。
