線性電磁力控制系統(tǒng)試驗(yàn)和研究.pdf

1、隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，電磁鐵的運(yùn)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，其中線性電磁鐵以其工作可靠，控制精度高等特點(diǎn)，近幾年來成為電磁鐵研究的重點(diǎn)。線性電磁鐵分為力控制型、行程控制型、位置調(diào)節(jié)型，其不同類型的電磁鐵應(yīng)用于不同的場合。本文主要研究力控制型線性電磁鐵。用于解決稱重系統(tǒng)中，系統(tǒng)失衡問題，即當(dāng)系統(tǒng)失衡時(shí)，及時(shí)在失衡處添加一個(gè)同等的力，使系統(tǒng)重新達(dá)到平衡。
　　 本文首先介紹了電磁鐵中磁場磁路的基本原理知識(shí)和定理。根據(jù)試驗(yàn)要求對(duì)電磁鐵的結(jié)構(gòu)參數(shù)

2、進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括電磁鐵結(jié)構(gòu)的選型、電磁鐵尺寸的設(shè)計(jì)，電磁鐵材料的選擇，電磁鐵線圈的繞線方式的選擇，電磁鐵線圈直徑的選擇，電磁鐵線圈匝數(shù)的計(jì)算等等。并采用磁路分析的方法，擬定了試驗(yàn)所用的電流大小和繞磁線圈匝數(shù)的大小，對(duì)直流電磁鐵的電磁力大小進(jìn)行了初步的計(jì)算。
　　 其次，采用ANSYS仿真軟件，建立的E型電磁鐵的有限元模型，通過向電磁鐵加載線性電流的方法，得到了E型電磁鐵的F-I鐵性曲線，驗(yàn)證了E型電磁鐵的F-I鐵性曲線的非線性。

3、
　　 再次，提出了采用前饋補(bǔ)償?shù)姆椒▉斫鉀QE型電磁鐵的F-I特性曲線的非線性問題，并設(shè)計(jì)了針對(duì)E型電磁鐵的F-I特性曲線非線性問題的前饋補(bǔ)償算法。并通過Matlab/Simulink數(shù)學(xué)仿真軟件，在采用了補(bǔ)償控制和沒有采用補(bǔ)償控制兩種情況下進(jìn)行了仿真分析，并對(duì)比了仿真結(jié)果，證明了采用補(bǔ)償控制后，E型電磁鐵的F-I特性曲線有了改善，且呈明顯的的線性關(guān)系。
　　 然后，對(duì)線性電磁力控制系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了在主電

4、路中采用H橋斬波器對(duì)E型電磁鐵的電磁力進(jìn)行控制，控制電路中采用TMS320F2812的EV模塊來對(duì)H橋斬波器進(jìn)行調(diào)節(jié)，檢測(cè)電路中采用電流傳感器來實(shí)時(shí)檢測(cè)控制電流的大小的方法。并基于以上硬件設(shè)計(jì)對(duì)相應(yīng)的軟件也進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括采用SPI口對(duì)信號(hào)的采集和采用EV模塊對(duì)PWM輸出信號(hào)的控制，并在DSP上實(shí)現(xiàn)了前饋控制的算法。
　　 最后，搭建了線性電磁力的試驗(yàn)平臺(tái)，包括試驗(yàn)臺(tái)、E型電磁鐵、控制電路板、電流控制器、拉壓傳感器、電流數(shù)碼顯示