第二章数控加工中心磁悬浮系统数学建模

1. 1电磁悬浮系统的原理

数控加工中心电磁悬浮系统的基本原理是通过电磁绕组感应出的电磁力吸引导 轨，电磁力的方向与横梁的重力方向相反。当电磁力逐渐增加到与移动横梁的重力相 等时，移动横梁就会悬浮起来与导轨分开，从而实现无摩擦的运动。电磁悬浮系 统有两种：排斥型和吸引型。

排斥型电磁悬浮是利用低温超导技术将超导线圈安装在运动体上，导轨上分布按 照一定规律排列的短路铝环。超导线圈通电时产生强磁场，当悬浮体水平运动时，该 磁场在导轨上排列的铝环内产生了感应磁场，两者因为方向相反而使物体悬浮起来。 此类型的电磁悬浮原理适用于高速运行的条件下，速度越快产生的排斥力越大，所获 得的悬浮气隙也就越大。但是在排斥型电磁悬浮中悬浮气隙是与悬浮体运动速度成正 比，只有在高速时才具有悬浮能力，在静止和低速时不能实现悬浮。因此此原理不能 应用到机床低速精加工运行条件上。

吸引型电磁悬浮是在运动的物体上装有电磁铁。当U型电磁铁线圈接上电源后， U型磁铁上产生了磁场，该磁场感应出了吸引导轨的电磁力，而所产生的电磁力的方 向与运动物体的重力方向相反，因此当电磁吸力与运动体重力相等时，运动的物体便 会悬浮起来。所以它不仅适用于在高速，也能在低速起悬浮作用，因此可以在机床上 应用。

在数控机床上大多采用的是吸引型电磁悬浮，目的是使悬浮平台能够稳定地悬浮 在设定的平衡点上，且偏差越小越好。若在不确定时刻气隙产生了变化，亦即悬浮平 台偏离了设定位置，由位移传感器检测出悬浮进给平台的悬浮气隙值，将传感器检测 得到的悬浮气隙值与设定的气隙值进行比较后可得悬浮气隙的偏差信号，将偏差信号 送入控制器，由事先设计完成的控制器经过计算得出进给平台恢复到设定平衡点所需 要的校正信号，输出的校正信号送入功率放大器中，然后再将其转换成相应的电流或 电压量，从而驱动电磁悬浮系统做出电磁力大小的调整，进而调整悬浮进给平台的悬浮气隙使其恢复到预先设定的平衡位置^[23]。

本文采摘自“数控加工中心龙门磁悬浮系统耦合分析及控制研究”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找相关文章！本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！