基于磁吸力的电磁激振器研究

作     者：雷剑锋 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周文祥

授予年度：2015年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：磁吸力 电磁激振器 滚动振动试验台 闭环控制系统 

摘      要：吸力式电磁铁激振,是将周期变化的电流输入电磁铁线圈,在被激件与电磁铁之间产生周期变化的激励吸力。随着我国高速铁路的迅速发展,滚动振动试验台在各大研究院以及车辆厂建造。电磁式激振方式相比液压控制方式具有成本低、结构简单、无油污染而环保等优势。因此面向滚动振动试验台研究电磁激振器,具有工程应用价值。首先,本文研究分析了电磁激振原理,对电磁激振器应用于滚动振动试验台的可行性进行讨论,研究滚动振动试验台激振系统等效两自由度振动系统传递函数,并分析系统共振特性以及阻尼和频率对系统的影响。其次,针对试验台的需求,研究电磁铁工程结构设计,讨论和分析了两种电磁铁结构对提供的电磁力即激振系统的激励力的影响,考虑控制系统与控制策略的方法多样性与拓展性以及充分利用有限的结构空间,选用合适结构的电磁铁提供的总电磁力。之后,研究弹簧刚度系数对系统的影响,随着弹簧刚度系数的增加,系统主振动部分的固有频率、最高振幅频率、最高动力放大频率增大,’而振幅随之减小。在此基础上,设计电磁激振器工程结构,计算应力与受力位移最大值,安全系数符合要求。再次,对电磁激振器的系统控制方案进行了基于PWM电源方案的研究。研究了电磁激振系统的静态稳定条件,认为平衡位置及其对应气隙的大小由电磁力、弹簧力的合力决定,通过对合力的研究得出了可控区间。建立电磁力控制模型,研究电磁激振系统电流输入—位移输出系统的传递函数,仿真分析认为该系统具有稳定性、可控性以及能观性。