Министерство образования и науки
Российской Федерации
ФГБОУ ВПО НИУ МЭИ
Кафедра Электрических и Электронных Аппаратов
Программное обеспечение анализа физических цепей
Реферат на тему : Электромагниты
Выполнил: Шайхиев Р.Н
Группа: Эл-12-10
Принял: Дергачёв П.А.
Москва,2015
ВВЕДЕНИЕ
В данном реферате будут рассматриваться две статьи, в которых описывается применение электромагнитов в различных областях. А также два примера задач связанных с темой электромагниты. Для создания ниже описанных моделей использовалась программа COMSOL, являющаяся одной из лучших универсальных программ для моделирования .
Первая статья: Моделирование, имитация и управление двойным электромагнитом активной магнитной левитации.
Вторая статья: Создание электромагнита с широким градиентным спектром для внедрения магнитных веществ в мозг мыши.
СТАТЬЯ 1. Моделирование, имитация и управление двойным электромагнитом активной магнитной левитации.
Adam Piłat*1 1AGH University of Science and Technology * Department of Automatics and Biomedical Engineering, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland
Краткий обзор: Эта статья посвящена моделированию двойного электромагнита активной магнитной левитации в пакете программы COMSOL Multiphysics. Были использованы уравнения частных и полных дифференциалов, чтобы понять как движутся левитируемые объекты. Для иллюстрации примера рабочего объекта используются два способа контроля.
Ключевые слова: активная магнитная левитация, активный магнитный азимут, управления, моделирование, имитация.
1.Введение.
Конфигурация двойного электромагнита для системы активной магнитной левитации(САМЛ) такова: два электромагнита расположены друг напротив друга, так что они образуют ось активного магнитного азимута. Такая же конфигурация может быть использована для тестирования одиночного электромагнита АМЛ контроллера. Одиночный электромагнит для САМЛ уже был смоделирован и построен в программе COMSOL Multiphysics.
Это исследование вытекает из контрольного исследования и экспериментов в реальном времени, которые помогли осуществить моделирование двойного электромагнита для активной магнитной левитации (MLS2EM)-тестовое оборудование. Эта разработка посвящена цилиндрическому электромагниту, который необходим для решения задачи с АМЛ. Междисциплинное моделирование, имитация и контролируемый подход - ключевые компоненты этого исследования. Моделирования и имитация конфигурации АМЛ требуется тогда, когда новое оборудование уже разработано или же когда существующее оборудование моделируется для проверки и контроля синтеза результатов. В обоих случаях необходимо внедрить обратную связь контроля, чтобы левитируемый объект был в нужном положении. Поэтому модель должна быть несколько расширенной, с динамикой движения и необходимыми формулами. Особенности программы COMSOL Multiphysics позволяют объединить несколько физических и математических аспектов в единственной модели.
2.Двойной магнит системы магнитной левитации.
Примером двойного электромагнита для активной левитации будет служить лабораторный прототип MLS2EM. Это два электромагнита, расположенные обособленно друг от друга (рис.1). Они генерируют электромагнитную силу, необходимую для левитации. Система управления регулирует значение силы, чтобы стабилизировать левитируемый объект с желаемой жесткостью и свойствами депфирования.
Рисунок 1. Одноосевой двойной электромагнит для системы активной магнитной левитации САМЛ (MLS2EM) и модифицированный вариант с цилиндрическим электромагнитом.
Электромагнитная сила, генерируемая электромагнитами, зависит от конструкции позиционера, управляющего сигнала и расстояния до левитируемого объекта. Рассматривается ток в катушке, динамика левитиремого объекта, которая описываются формулой (1).
где: х1-положение объекта, х2- скорость, F1, F2- силы, генерируемые верхним и нижним электромагнитами, соответственно.Fg- сила тяжести, m- масса объекта. Уравнение (1) может быть использовано во многих задачах контроля в зависимости от взаимодействия гравитационного поля и контроля одного или двух электромагнитов. Как правило, это можно описать уравнением (2), если использовать электромагнитный коэффициент KЕМ.
Для достижения стабильной левитации и управления динамическими параметрами используется обратная связь контроля. Для контрольного результата рассчитывается ошибка состояния е = хd-x. Для стабильной операции хd, векторные элементы отвечают: хd1 - за желаемый уровень левитации и хd2- за нулевую скорость. Когда напряжение в катушке будет существовать в рамках уравнения (1), тогда это уравнение разобьется на два электрических уравнения, отвечающих за динамику работы позиционера.