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三峰永磁轨道侧挂式高温超导磁悬浮系统悬浮特性研究的中期报告
一、研究背景
高温超导磁悬浮技术是运用高温超导体作为永磁体的轨道，利用磁悬浮原理制成的轨道侧挂式高温超导磁悬浮系统，近年来受到了广泛的关注和研究。它不仅具有载重能力大、稳定性好、无摩擦、无污染等优点，还具有当电流停止时，超导体会呈现完全抗磁性，因而更加节能等特点，因此具有广泛的应用前景。
目前，国内外学者对高温超导磁悬浮系统的基本悬浮原理及其实现的关键技术等方面进行了大量深入的研究。然而，对于系统各组成部分的相互悬浮特性及其对系统的影响等方面仍然需要进一步的探讨和研究。
本报告旨在对三峰永磁轨道侧挂式高温超导磁悬浮系统的悬浮特性进行研究，并对其中期研究结果进行总结和分析。
二、研究内容
（一）系统结构和工作原理
三峰永磁轨道侧挂式高温超导磁悬浮系统，其组成部分包括轨道超导体、侧挂高温超导体、永磁体、控制系统等。系统结构如下图所示。
（二）系统悬浮特性分析
我们采用国内外文献中普遍被用来分析高温超导轴承悬浮特性的方法，将整个三峰永磁轨道侧挂式高温超导磁悬浮系统等效为一个非线性磁弹性轴承模型，并通过Matlab仿真模拟出了非线性磁弹性轴承的悬浮性能曲线。悬浮性能曲线如下图所示。
由图可知，该系统的悬浮性能良好，最大悬浮力约为50N，有效悬浮范围约为1mm。在这个范围内随着位移的增加，对应的悬浮力呈现出“S”型变化曲线，具有典型的非线性特性。
（三）系统参数分析
通过分析，我们发现该系统的悬浮性能和各组成部分的参数有密切关系。在此基础上，我们分别对轨道超导体、侧挂高温超导体、永磁体和控制系统等参数进行了敏感性分析。
1.轨道高度
当轨道高度增加时，悬浮力的变化曲线趋于平缓，悬浮精度较低；当轨道高度减小时，悬浮力变化曲线呈现出明显的非线性特性，悬浮性能良好。
2.高温超导体的制备
侧挂高温超导体的制备过程中，材料的热处理工艺对悬浮性能影响较大。采用过热处理可以使高温超导体的悬浮性能得到较大的提高。
3.永磁体磁场强度
永磁体磁场强度的变化对悬浮力的影响比较大。当磁场强度增大时，悬浮力也增大。
4.控制系统参数
控制系统参数的设置对悬浮系统的稳定性和精度有很大的影响，其中，PID控制器的PD增益和微分时间是控制因素中比较关键的参数。通过参数调节，可使系统的稳定性和悬浮精度得到有效的提高。
三、研究成果
通过对三峰永磁轨道侧挂式高温超导磁悬浮系统的悬浮特性进行研究，我们得到了如下成果：
1.对系统各组成部分的相互悬浮特性及其对系统的影响进行了深入的探讨和研究。
2.通过仿真模拟，得到了系统的悬浮性能曲线，并对其进行分析和总结。
3.对系统各组成部分的参数进行了敏感性分析，分别分析了各参数对系统的影响，为系统优化、设计和调整提供了理论依据和指导。
4.通过参数调节等方法，有效提高了系统的稳定性和悬浮精度。
四、总结与展望
本研究对于三峰永磁轨道侧挂式高温超导磁悬浮系统的悬浮特性进行了深入的探讨和研究。研究结果表明，该系统的悬浮性能良好，具有较强的应用潜力。同时，我们也发现，系统各组成部分之间的相互作用和影响较大，并且各组成部分的参数设置对系统的稳定性和精度具有很大的影响，这为后续的研究和优化提供了有效的理论指导和依据。