空管道列车。气隙闭环后采用计算机集散控制概念中的磁轮，使之在行走和停车时保持设计悬浮高度。代表车型有德国日本，韩国。德国磁悬浮列车图中为轨道与日本磁悬浮列车永磁悬浮，磁吸式早期采用的悬浮方式，用永久磁铁的吸力或斥力提升车体，大多利用吸，键词常导磁悬浮，超导磁悬浮，磁悬浮的控制，演示实验装置，磁悬浮列车西南交通大学本科毕业设计论文第页键词常导磁悬浮，超导磁悬浮，磁悬浮的控制，演示实验装置，磁悬浮列车西南交通大学本科毕业设计论文第页低速时抬车力小，故车辆加辅助轮，高速时车体可达的悬浮高度，代表车型有日本研制的及型。电磁悬浮，磁吸式转向架两侧可控制电磁铁与磁性导轨相吸以提升车体，励磁电流与气隙成正比，使用中气隙稳定在，最多为如真空管道列车。气隙闭环后采用计算机集散控制概念中的磁轮，使之在行走和停车时保持设计悬浮高度。代表车型有德国日本，韩国。德国磁悬浮列车图中为轨道与日本磁悬浮列车永磁悬浮，磁吸式早期采用的悬浮方式，用永久磁铁的吸力或斥力提升车体，大多利用吸力。永磁体采用钐钴磁纲或钕铁硼永久磁铁，因矫顽力大故能耗少，但简单的控制手段难以保证良好的平稳性。代表车型有德国。目前的磁悬浮列车主要分成德国和日本两派。按抬车力形成的原理，可将悬挂的悬浮方式分为电动悬浮电磁悬浮和永磁悬浮三种，表中列出了性能和比较。西南交通大学本科毕业设计论文第页表磁悬浮列车主要由悬浮系统推进系统和导向系统三大部分组成。尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。悬浮系统目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统和电力悬浮系统，以及在早期采用的永磁悬浮，但由于简单的控制手段难以保证良好的平稳性，已经淘汰，在此故不作细论。图给出了两种系统的结构差别。电磁悬浮系统是种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互吸引产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁吸力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为毫米，是通过套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。电力悬浮系统将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由西南交通大学本科毕业设计论文第页于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮样的装置对机车在起飞和着陆时进行有效支撑，这是因为在机车速度低于大约英里小时无法保证悬浮。系统在低温超导技术下得到了更大的发展。作为目前最快速的地面交通工具，磁悬浮列车技术的确有着其他地面交通技术无法比拟的优势首先，它克服了传统轮轨铁路提高速度的主要障碍，发展前景广阔。第条轮轨铁路出现在年，经过年努力，其运营速度才突破公里小时，由公里小时到公里小时又花了近年，虽然技术还在完善与发展，继续提高速度的余地已不大，而困难却很大。还应注意到，轮轨铁路提高速度的代价是很高的，公里小时高速铁路的造价比公里小时的准高速铁路高近两倍，比公里小时的普通铁路高三至八倍，继续提高速度，其造价还将急剧上升。与之相比世界上第个磁悬浮列车的小型模型是年在德国出现的，日本是年造出的。可仅仅十年后的年，磁悬浮列车技术就创造了公里小时的速度纪录。目前技术已经成熟，可进入公里小时实用运营的建造阶段。第二，磁悬浮列车速度高，常导磁悬浮可达公里小时，超导磁悬浮可达公里小时。对于客运来说，提高速度的主要目的在于缩短乘客的旅行时间，因此，运行速度的要求与旅行距离的长短紧密相关。各种交通工具根据其自身速度安全舒适与经济的特点，分别在不同的旅行距离中起骨干作用。专家们对各种运输工具的总旅行时间和旅行距离的分析表明，按总旅行时间考虑，公里小时的高速轮轨与飞机相比在旅行距离小于公里时才优越。而公里小时的高速磁悬浮，则比飞机优越的旅行距离将达公里以上。第三，磁悬浮列车能耗低，据日本研究与实际试验的结果，在同为公里时速下，磁悬浮列车每座位公里的能耗仅为飞机的。据德国试验，当磁悬浮列车时速达到公里时，其每座位公里能耗与时速公里的高速轮轨列车持平而当磁悬浮列车时速也降到公里时，它的每座位公里能耗可比轮轨铁路低。西南交通大学本科毕业设计论文第页本文研究的主要内容目标与方法本文的研究方法是由浅入深地介绍超导常导磁悬浮系统的工作原理及控制原理。对磁悬浮工作原理的研究过程，也就是我对磁悬浮系统认识的逐渐深入过程。结合这些基本原理，再根据我所学的知识，我设计了个简单的模型，用来实现悬浮现象，同时也对比真实的磁悬浮系统，进步的对磁悬浮系统的控制原理进行解释。本文研究的主要内容就是磁悬浮系统中的各种控制手段和方法。西南交通大学本科毕业设计论文第页第二章常导磁悬浮的物理模型在常导磁悬浮中，应用最为广泛，也最为人所知的也就是磁悬浮列车了。所以在以下的常导磁悬浮研究部分，我就以最常见的常导吸力式磁悬浮列车做为模型，研究和分析磁悬浮的控制原理和方法。常导磁悬浮列车的物理模型悬浮技术是低速磁浮的关键技术之，悬浮能力的大小直接决定了客运能力，而悬浮能力则取决于悬浮系统的设计。从日本对低速磁浮的研究文献中，得到了悬浮磁铁和轨道的近似模型，如图所示励磁线圈磁极铁芯轨道铁芯感应导体板图悬浮系统的近似物理模型悬浮系统的基本原理就是利用电磁铁对铁磁物质有吸引作用这性质，通过对励磁线圈通电励磁在磁极铁芯跟轨道之间产生悬浮力。悬浮力的公式推导西南交通大学本科毕业设计论文第页计算悬浮力的公式为式中，为悬浮力为气隙磁通密度为磁极宽度为磁极长度为空气磁导率根据磁势，磁通，磁阻和气隙磁通密度的相互关系，可得悬浮力的近似计算公式式中，为单个气隙长度为励磁线圈安匝数，由于空气磁导率是个定值，从式可以看出，悬浮力主要取决于磁极的物理参数,励磁线圈安匝数以及气隙长度。磁极侧向偏移时的悬浮力和导向力在设计悬浮系统的时候，磁极和导轨部分都做成形，目的是使系统在提供悬浮力的同时，利用磁极左右摆动时产生的反方向的横向力让磁极回到中心位置，从而起到侧向导向的作用。磁极侧向偏移时悬浮力和导向力的近似计算公式式中，为磁极侧向偏移时的悬浮力为侧向偏移量为磁极侧向偏移时的导向力为经验系数，般取。磁浮列车的驱动原理磁悬浮与线性驱动是磁浮列车两大技术特点，现在从驱动角度来分析选型。用线性电机取代轮轨机车中的旋转电机，纵向列车运行方向牵引力不受轮轨黏着力限制，这决定了磁浮列车具有牵引力大爬坡能力强起动快和速度高等系列优点。磁浮列车采用的线性电机有两种不同型式，它们的主要技术特征见下表。