【摘要】：主動偏航系統(tǒng)是大功率水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)中必不可少的組成部分,傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)都是采用的齒輪驅(qū)動,這種結(jié)構(gòu)存在運(yùn)行維護(hù)成本高、故障率高、對風(fēng)精度差等問題�；诖�,本文以水平軸的風(fēng)力機(jī)磁懸浮偏航系統(tǒng)作為研究對象,分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及具體的工作原理,對風(fēng)機(jī)磁懸浮偏航系統(tǒng)的懸浮過程進(jìn)行了建模、并進(jìn)行了控制算法的研究和仿真驗證實驗,對懸浮控制器進(jìn)行了設(shè)計與研究,搭建了懸浮控制器實驗平臺并進(jìn)行了偏航系統(tǒng)的懸浮控制實驗,為下一步偏航的研究打下了基礎(chǔ)。本文首先對研究的背景和意義進(jìn)行了簡單的介紹,簡述了國內(nèi)外磁懸浮技術(shù)與風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)的研發(fā)現(xiàn)狀,分析了傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)偏航裝置存在的問題,提出了風(fēng)機(jī)磁懸浮偏航系統(tǒng)。其次,研究了風(fēng)機(jī)磁懸浮偏航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與具體的工作原理,對懸浮過程進(jìn)行了力學(xué)與電學(xué)分析,并且分析了偏航磁場對懸浮氣隙磁場的影響,對偏航系統(tǒng)的動態(tài)懸浮與偏航懸浮兩個模態(tài)進(jìn)行了建模,最后又對這兩個模型進(jìn)行了整合得到了整個懸浮過程的數(shù)學(xué)模型。再次,分析了一些可用于懸浮控制的理論,提出了基于傳統(tǒng)PID用氣隙電流的雙反饋方法來設(shè)計了控制器。對非線性的懸浮模型進(jìn)行了反饋線性化處理得到了線性模型,用基于雙反饋PID方法對懸浮控制器進(jìn)行了具體設(shè)計�；诰�性化的模型在Matlab中建立了仿真實驗平臺,在該平臺上對搭建的控制器進(jìn)行了仿真實驗,并對實驗結(jié)果進(jìn)行了分析。最后,對基于BUCK電路的懸浮控制器進(jìn)行了軟硬件設(shè)計,搭建了硬件電路實驗平臺,并進(jìn)行了實驗研究。硬件設(shè)計包括一次回路的設(shè)計與器件選型,二次回路的設(shè)計與器件選型;軟件設(shè)計包括系統(tǒng)主程序流程、各中斷服務(wù)子程序流程的設(shè)計,以及懸浮高度的軌線引導(dǎo)、系統(tǒng)軟啟動控制。在平臺搭建完成后,進(jìn)行了氣隙跟蹤與抗擾動性實驗。實驗結(jié)果表明基于傳統(tǒng)PID用氣隙電流的雙反饋方法設(shè)計的控制器具有響應(yīng)速度快、跟蹤性能好、抗擾性能強(qiáng),能實現(xiàn)系統(tǒng)在設(shè)定高度的穩(wěn)定懸浮,實驗達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
【圖文】：

今阻礙人類社會發(fā)展的三座大山。近年來在應(yīng)對氣候變化和能源危機(jī)等方面新能源發(fā)揮的作用得到了世界各國的廣泛認(rèn)可，新能源發(fā)電已逐漸成為了全球電源建設(shè)的一個大趨勢。風(fēng)能作一種潔凈的取之不盡用之不竭的新能源，分部廣泛，據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計世界上約有 3500 億 kW.h 的風(fēng)能可被利用，是水能的 10 倍[1]，近年來已受到了世界各國的重視和開發(fā)。風(fēng)能的開發(fā)利用有著巨大的社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益和發(fā)展前景，風(fēng)能最常見的利用形式為風(fēng)力發(fā)電。近年來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已有了巨大的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)性也不斷提高，風(fēng)能已成為各種新能源開發(fā)利用中發(fā)展速度最快的，風(fēng)力發(fā)電已基本完成了從補(bǔ)充能源向替代能源的角色過度[2]，已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉窗l(fā)電方式。為了更好適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，目前已研制出兩種經(jīng)典的風(fēng)力發(fā)電機(jī)如圖 1-1與圖1-2所示，一種是轉(zhuǎn)軸平行于塔架的垂直軸發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)裝機(jī)的成本低，不需要實時對風(fēng)，維護(hù)和檢修方便，塔架設(shè)計簡單，機(jī)組的使用壽命長，但是存在難以自啟動和系統(tǒng)總體效率低、不能應(yīng)用于大功率兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)等致命性缺點；另一種是轉(zhuǎn)軸與塔架垂直的水平軸發(fā)電機(jī)，這種風(fēng)機(jī)的效率高，廣泛應(yīng)用大型兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這種風(fēng)機(jī)需要實時精準(zhǔn)對風(fēng)以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，這就需要在機(jī)艙中增加偏航裝置以實現(xiàn)實時精準(zhǔn)對風(fēng)，但是這大大增加了水平軸發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

[2]，已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉窗l(fā)電方式。為了更好適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，目前已研制出兩種經(jīng)典的風(fēng)力發(fā)電機(jī)如圖 1-1與圖1-2所示，，一種是轉(zhuǎn)軸平行于塔架的垂直軸發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)裝機(jī)的成本低，不需要實時對風(fēng)，維護(hù)和檢修方便，塔架設(shè)計簡單，機(jī)組的使用壽命長，但是存在難以自啟動和系統(tǒng)總體效率低、不能應(yīng)用于大功率兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)等致命性缺點；另一種是轉(zhuǎn)軸與塔架垂直的水平軸發(fā)電機(jī)，這種風(fēng)機(jī)的效率高，廣泛應(yīng)用大型兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這種風(fēng)機(jī)需要實時精準(zhǔn)對風(fēng)以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率，這就需要在機(jī)艙中增加偏航裝置以實現(xiàn)實時精準(zhǔn)對風(fēng)，但是這大大增加了水平軸發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。圖 1-1 垂直軸風(fēng)力機(jī) 圖 1-2 水平軸風(fēng)力機(jī)
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM315

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 謝盈輝;;磁懸浮小球系統(tǒng)內(nèi)�？刂品椒ㄑ芯縖J];數(shù)碼世界;2016年12期

2 艾斯;;磁懸浮筆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)[J];小哥白尼(趣味科學(xué)畫報);2017年01期

3 ;磁懸浮初探[J];中國科技教育;2016年12期

4 周亞麗;飛飛;;電梯,電梯,“飛”起來[J];知識就是力量;2017年09期

5 ;“磁懸浮技術(shù)及其應(yīng)用”專題講座在我校舉行[J];河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1997年00期

6 喬忠壽;;磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展[J];煤炭科學(xué)技術(shù);1988年11期

7 ;超級高鐵將采用被動磁懸浮技術(shù)[J];商周刊;2016年10期

8 安莉莉;王紫;;球形車胎——磁懸浮汽車[J];兒童故事畫報;2018年19期

9 趙廣立;;磁懸浮技術(shù)退出高鐵舞臺?[J];鄭鐵科技;2014年05期

10 王麗茹;張彥軍;;磁懸浮技術(shù)在工程實踐中的應(yīng)用分析[J];職業(yè);2010年17期

相關(guān)會議論文 前5條

1 祁建城;;磁懸浮技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用的分析與探討[A];中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會成立40周年慶典暨2003年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

2 祁建城;;磁懸浮技術(shù)在汽車工程中應(yīng)用的分析與探討[A];農(nóng)業(yè)機(jī)械化與全面建設(shè)小康社會——中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會成立40周年慶典暨2003年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

3 賴晴鷹;劉軍;許心越;駱泳吉;劉宇;;中高速磁懸浮管—控—電一體化優(yōu)化框架[A];第十二屆中國智能交通年會大會論文集[C];2017年

4 王巍;楊立溪;;用于高精度陀螺儀表的智能化有源磁懸浮技術(shù)研究[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（上冊）[C];1999年

5 齊彬蔚;;磁懸浮系統(tǒng)與其控制在精密工程領(lǐng)域的應(yīng)用綜述[A];第十一屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會暨中國汽車產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)發(fā)展與合作論壇論文集（信息科學(xué)與工程技術(shù)分冊）[C];2014年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 北京商報記者 陶鳳;日本磁懸浮投標(biāo)丑聞升級[N];北京商報;2017年

2 記者 萬紅;泰達(dá)產(chǎn)磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)“漂洋過�！盵N];天津日報;2018年

3 記者 張晟;兩條磁懸浮地鐵列入建設(shè)規(guī)劃[N];長江日報;2017年

4 記者 祝嫣然;磁懸浮再升溫 “中低速”不低調(diào)[N];第一財經(jīng)日報;2017年

5 本報記者 李曉東;運(yùn)用磁懸浮技術(shù)是未來高鐵的發(fā)展方向[N];光明日報;2017年

6 北京商報記者 蔣夢惟 林子;北京開啟磁懸浮地鐵“無縫對接”[N];北京商報;2017年

7 倪國和;讓磁懸浮技術(shù)姓“中”[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2000年

8 本報記者 曾正賢 王立武 通訊員 董國隆;零高度飛行[N];中國鐵道建筑報;2001年

9 記者 沈路濤 羅布次仁 白志軍;北京至上海高速鐵路5年內(nèi)開工[N];新華每日電訊;2001年

10 本報記者 芬子;磁懸�。贺敻贿�是泡沫[N];華夏時報;2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 徐正國;電磁永磁混合懸浮磁懸浮模型車控制方案的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（電工研究所）;2005年

2 吳國慶;用于數(shù)控機(jī)床的磁懸浮支承系統(tǒng)及其控制技術(shù)[D];上海大學(xué);2006年

3 張建生;磁懸浮支承系統(tǒng)中數(shù)控技術(shù)及功率放大器的應(yīng)用研究[D];上海大學(xué);2006年

4 張燕紅;過約束磁懸浮導(dǎo)軌的穩(wěn)定性分析與控制[D];江蘇大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉桂洋;基于單點懸浮的磁懸浮偏航系統(tǒng)控制[D];曲阜師范大學(xué);2018年

2 代時雨;磁懸浮平臺控制系統(tǒng)的評估與優(yōu)化[D];山東大學(xué);2018年

3 陳中成;可控勵磁直線磁懸浮同步電動機(jī)的優(yōu)化設(shè)計[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2018年

4 馬柳平;磁懸浮地球儀的無源驅(qū)動控制系統(tǒng)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2018年

5 宋文華;新型磁懸浮球系統(tǒng)半實物仿真實驗平臺的設(shè)計[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

6 劉楊;永磁懸浮帶式輸送機(jī)懸浮支撐系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D];安徽理工大學(xué);2018年

7 王方濤;永磁懸浮帶式輸送機(jī)懸浮力研究[D];安徽理工大學(xué);2018年

8 邵航;磁懸浮慣性傳感系統(tǒng)優(yōu)化控制算法研究[D];北京郵電大學(xué);2018年

9 齊貴美;磁懸浮球系統(tǒng)的建模與控制[D];煙臺大學(xué);2018年

10 萬道玉;高速磁懸浮驅(qū)動織針多物理場耦合及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];武漢紡織大學(xué);2017年

本文編號：2680448