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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:趙志騏
論文名稱:具四極之混成磁鐵磁浮控制
指導教授:王培仁
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:動力機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:磁浮混成磁鐵零電流控制
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摘要
本文係使用永久磁鐵與電磁鐵混和方式而成的混成磁鐵式磁浮系統,並採以具四極型之架構,以控制吸引力來達到穩定懸浮。此方式具有低速可懸浮、低功率對懸浮力比值與高懸浮力對永久磁鐵重量比值,且可施行零電流控制,達到近零功率之消耗;更由於四極架構,以單一組合即可實現三維運動之懸浮控制。
因此本文之重點即在於三個自由度的懸浮控制以及零電流之達成。針對懸浮體的三維動態配合電磁驅動線圈,推導出以四極參數為基礎之多輸入多輸出且耦合之系統;而為達成零電流控制,更增加了電流積分項迴授。另外,文中藉設計具快速安定時間之定電流放大器,配合適當之取樣時間,在數位控制的前提下,可有效簡化動態方程式以及省下電流感測器之使用。最後利用LQ控制法則設計最佳狀態迴授控制器,取其最小化性能指標之特性,以期達到穩定懸浮且零電流之目的。
由實驗結果顯示,成功達成三維之懸浮控制,但由於位移感測器之雜訊干擾以及懸浮體四點搶平面之現象,懸浮時產生抖震,進而影響了零電流之效果,使電流輸出震盪,無法確實達到近零功率消耗之目的。
目錄
摘要…………………………………………………I
英文摘要…………………………………………………II
誌謝辭……………………………………………………III
目錄…………………………………………………IV
表目錄…………………………………………………VI
圖目錄…………………………………………………VII
符號說明………………………………………………IX
第一章 緒論………………………………………………1
1.1 磁浮簡介…………………………………………………………1
1.2 文獻回顧…………………………………………………………2
1.3 零電流控制策略…………………………………………………6
1.4 研究動機及目的…………………………………………………6
第二章 混成磁鐵設計…………………………………9
2.1 四極型混成磁鐵…………………………………………………9
2.2 磁路分析…………………………………………………………9
2.3 永久磁鐵操作點…………………………………………………12
2.4 細部設計考量……………………………………………………15
2.5 三維磁場分析……………………………………………………17
第三章 系統動態模式分析……………………………28
3.1 運動方程式與座標轉換…………………………………………28
3.2 線性化模式………………………………………………………31
3.3 系統動態方程式…………………………………………………33
3.4 中心化模式………………………………………………………36
第四章 控制器分析設計………………………………41
4.1 四極參數模式……………………………………………………41
4.2 獨立參數模式……………………………………………………44
4.3 系統動態模擬結果………………………………………………45
第五章 實驗系統與結果討論…………………………51
5.1 硬體架構…………………………………………………………51
5.1.1 四極混成磁鐵機構……………………………………..51
5.1.2 位移感測器……………………………………………51
5.1.3 功率放大器……………………………………………55
5.1.4 微電腦控制器與介面電路……………………………56
5.2 控制程式…………………………………………………………57
5.3 實驗結果與討論…………………………………………………58
第六章 結論……………………………………………81
6.1 研究成果……………………………………………………81
6.2 未來工作……………………………………………………82
參考文獻…………………………………………………83
參考文獻
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