[發明專利]分布式電磁陣列耦合電磁力復合控制方法

有效

• 申請號: 201410190886.0
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103955137B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 袁建平;明正峰;朱戰霞;汶濤;馬家瑨;方群;羅建軍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;西安電子科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于耦合磁場電磁力的控制方法，具體涉及一種分布式電磁陣列耦合電磁力復合控制方法。?

背景技術

電磁懸浮技術不僅應用于日常生活的各個方面，而且也逐漸應用于各種科學研究中。分布式電磁陣列可以在較大平面范圍內產生所需的電磁力，在該電磁力作用下，在特殊環境中就可以實現物體的大范圍運動和穩定懸浮，可以應用于微重力效應模擬實驗中，有效拓展了電磁力的應用范圍。?

但是在這種分布式磁場的實際應用需要通過控制系統對磁場進行控制，以實現電磁力的精確控制。目前對于耦合磁場的控制還僅僅限于電磁永磁混合懸浮系統。例如明正峰等利用電磁鐵陣列與永磁鐵來提供空間三維方向的懸浮驅動力，基于有限元數值方法對懸浮電磁力特性以及合成磁場特性進行了分析，說明該電磁陣列懸浮系統裝置可以在大氣隙下使用，而且具有較好的穩定性和可控性，但卻沒有給出具體的控制方法，見文獻明正峰，汶濤，雷振亞，文睿，王浩.大間隙混合懸浮系統結構設計與特性分析.西安電子科技大學學報(自然科學版).第39卷第3期，2012.6；王莉等給出了永磁和電磁構成的混合懸浮系統的數學模型，分析了其性質，采用定氣隙控制指標，設計了使系統穩定的控制器，并驗證了這種混合式懸浮系統可以通過控制實現大氣隙、低能耗的穩定懸浮，見文獻王莉，熊劍，張昆侖，連級三.永磁和電磁構成的混合式懸浮系統研究.鐵道學報.第27卷第3期，2005.6；李奇南等在四電磁鐵支撐鋼板磁浮系統的氣隙同步協調控制中，為改善氣隙動態同步性能，提出一種動態同步控制策略，引入氣隙、速度雙重交叉耦合控制，通過選取相應同步誤差以建立多電磁鐵系統間的協調關系，補償參數差異、擾動所造成的影響，減小氣隙輪廓誤差，結果驗?證了所提出的氣隙動態同步控制的有效性，見文獻李奇男，徐德鴻.四電磁鐵支撐鋼板磁懸浮系統氣隙交叉耦合控制.中國電機工程學報.第30卷第33期，2010.11；陳樹文研究了混合系統的非線性問題，基于反饋線性化方法，提出了一種適應負載的非線性控制方法,設計了狀態反饋控制器并對其魯棒性進行了分析，結果表明該控制方法有較好的魯棒性和抗干擾能，見文獻陳樹文.2009.永磁電磁混合懸浮控制算法研究[D].碩士學位論文，長沙：國防科學技術大學。梁中華等出采用Fuzzy控制和PID控制相結合的Fuzzy-PID控制算法，在常規PID調節器的基礎上運用模糊推理思想，根據不同的偏差、偏差變化率對PID參數進行自校正，仿真結果表明，系統具有較好的動靜態性能，滿足混合磁懸浮系統的要求，見文獻梁中華,吳紅波,楊霞,李慶江.FLgzy-PID控制算法在永磁電磁混合懸浮系統中的應用.沈陽工業大學學報.第30卷第1期,2008.2。?

以上磁場控制方法雖然在給定條件下可實現電磁永磁混合懸浮系統的控制，而且也考慮了相應的耦合性，但對分布式電磁系統的時延和時變性都沒能進行深入研究，且都針對的是單個電磁鐵系統，不能適用于分布式電磁陣列系統。?

發明內容

要解決的技術問題?

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種分布式電磁陣列耦合電磁力復合控制方法。?

技術方案?

一種分布式電磁陣列耦合電磁力復合控制方法，其特征在于：電磁陣列為多個相同電磁線圈，以N行M列方式排列的電磁陣列，電磁陣列上方任意點的電磁力的控制步驟如下：?

步驟1：根據懸浮物已知的粗配平精度計算所需要的豎直方向的電磁力?F_電磁力＝mg(1-u)，單位為牛；其中：m為懸浮物的質量，單位為千克；g為重力加速度，取9.8m/s²；u為粗配平精度，用百分數表示；?

步驟2：測量懸浮物位于某一電磁單元上方不同高度時，懸浮物所需電磁力F_電磁力的標稱電流值，得到所有N行M列的電磁陣列單元上方不同高度時所有的電流值；所述不同高度為等間隔的高度；?

步驟3：當驅動懸浮物按照需要的三維曲線運動軌跡進行運動時，啟動與運動軌跡下方相吻合的某一電磁單元，賦予該電磁單元的電流值為運動軌跡高度相應的標稱電流值，當懸浮物運動向前運動到前一個電磁單元1/4邊長的位置時，關閉前一個電磁單元。?

所述等間隔為位置測量系統的最小分辨距離。?

所述的N行M列的N與M為相等或不等的整數。?

有益效果?