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對自卸除鐵器的懸浮實驗

2020-02-04

  利用永磁懸浮實驗裝置,對自卸除鐵器進行了懸浮實驗。在懸浮實驗中,利用裝置中的3個電渦流傳感器的反饋信號、兩個PD位置控製器及與數值模仿中相同的反饋增益實現了裝置的穩定懸浮。裝置的上部的兩個電渦流傳感器用以檢測裝置的定子框架部分和棚軌之間的氣隙長度。控製係統的控製反饋信號采用上部的兩個傳感器的平均值,以減少裝置搖擺對懸浮的影響。

  另外,通過下部傳感器獲得裝置的直線驅動部分和定子框架部分之間的相互位置關係,從而間接地獲得永磁鐵和棚軌之間的氣隙長度。進而,兩個PD位置控製器通過反饋控製信號控製直線電機的電流,調整永磁鐵的位置,控製永磁鐵相對於棚軌在懸浮平衡點位置附近小範圍高頻振動,達到穩定懸浮的目的。

  為了研究自卸除鐵器係統的懸浮魯棒性,在係統穩定懸浮狀態下,剪斷預先用細線拴到定子框架部分的10g重物,以模擬階躍輸入。並記錄了從係統穩定懸浮狀態,到加入外擾後再次穩定懸浮的係統響應過程。

  實驗結果揭開了係統加入外擾後,電機的電流、定子框架的位置、直線驅動部分和定子框架之間的相互位置等關鍵參數的響應過程。剪去重物後,裝置的總體重量減低,永磁鐵相對於棚軌的氣隙長度增加以減小吸引力。

  此過程反映到定子框架部和直線驅動部分的位移上時,由於定子框架的重量減小,定子框架在直線電機驅動力和彈簧力的共同作用下向上移動一定位移;由於磁鐵向下移動,直線驅動部分相對於定子框架部分向下運動。

  而變化的電機電流產生的電機驅動力用以克服定子框架部分重量變化後彈簧力的變化。經過上述一係列變化,使自卸除鐵器係統重新達到另一個穩定懸浮狀態。

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