基于四象限斩波器的混合磁悬浮系统设计

针对单一的电磁吸力型磁悬浮系统能耗大，悬浮气隙小的问题，提出采用能耗小，可实现大气隙悬浮的永久磁铁和常导线圈构成的混合式磁悬浮系统的方案。阐述了能满足混合磁悬浮系统负向电流需要的H型四象限斩波器的原理，介绍了基于DSP和CPLD的保护电路和控制器。试验表明，混合磁悬浮系统悬浮过程中和负重变化时都能很快达到稳定悬浮，悬浮气隙可达到20-30mm，并且负载电流小。     

基于补偿反馈线性化的悬浮控制器设计

电磁型磁浮列车的悬浮系统为典型的非线性系统,经常受到外界扰动影响而失去稳定。针对悬浮系统的这种特点,设计一种干扰补偿的非线性悬浮控制器:在合理假设的基础上,建立EMS型磁浮列车悬浮系统的非线性数学模型;通过反馈线性化将该非线性模型精确线性化,得到等价的线性模型。然后,设计将反馈线性化补偿与扩张状态观测器相结合的悬浮控制器,利用外部扰动观测值对悬浮系统进行补偿。这一设计可大幅度提高悬浮系统的抗干扰能力。仿真实验结果表明,该控制器的控制性能明显优于基于反馈线性化方法设计的控制器,对干扰具有更强的鲁棒性。     

高温超导与常导混合磁浮系统电磁场仿真研究

高温超导与常导混合磁浮系统以其低功耗、易实现大气隙悬浮、工作悬浮点调节范围宽等优点,有着广阔的发展空间.结合高温超导线材特性以及混合悬浮系统中的设计要素,对单磁铁系统模型运用ANSYS三维仿真分析,给出高温超导线材的临界电流,分析混合悬浮系统的磁场分布及电磁特性.     

考虑输入滞后的磁悬浮列车悬浮系统的鲁棒H_∞容错控制

以磁悬浮列车单模块悬浮系统为对象,考虑系统存在的输入时滞,建立了时滞悬浮系统的数学模型,基于状态反馈和线性矩阵不等式处理方法,设计了在执行器发生故障情况下的鲁棒H∞容错控制器,在此基础上,针对不同执行器故障模式,对悬浮间隙的变化情况进行了仿真。仿真结果表明所设计的控制器在执行器故障条件下能够使磁悬浮列车稳定悬浮与运行。     

磁悬浮列车的非线性鲁棒控制

分析了磁悬浮列车悬浮系统模型的非线性特点,从增强悬浮系统的抗干扰能力和承载能力出发,利用非线性H∞控制理论,设计了状态反馈控制器;然后构造了一个状态观测器,实现了输出反馈控制器。仿真和试验结果表明,利用此种方法建立的控制器对磁悬浮列车悬浮系统的干扰抑制作用非常有效。     

Robust H∞ Fault Tolerant Control on Suspension System of Maglev Train with Delayed Input

以磁悬浮列车单模块悬浮系统为对象,考虑系统存在的输入时滞,建立了时滞悬浮系统的数学模型,基于状态反馈和线性矩阵不等式处理方法,设计了在执行器发生故障情况下的鲁棒H∞容错控制器,在此基础上,针对不同执行器故障模式,对悬浮间隙的变化情况进行了仿真.仿真结果表明所设计的控制器在执行器故障条件下能够使磁悬浮列车稳定悬浮与运行.     

高温超导混合悬浮系统与常导悬浮系统的功耗分析

为减小悬浮能耗，增大悬浮气隙，研究由高温超导线圈和常导线圈组成的高温超导混合悬浮系统，并与常导悬浮系统作功耗比较。设计了由高温超导线圈与常导线圈构成的混合悬浮系统，建立悬浮系统的数学模型。研制适用于高温超导混合悬浮系统的四象限斩波器以及基于数字信号处理器的数字控制器，实现悬浮系统的稳定悬浮。实验数据表明：在8，13，18mm悬浮气隙下，常导悬浮对应的线圈电流分别为8．6，15．8和19．5A，而高温超导混合悬浮对应的常导线圈电流分别是0．3，0．4和0．9A，说明高温超导混合悬浮系统中线圈的功率比常导悬浮系统要小很多。因此，与传统的常导悬浮系统相比，高温超导混合悬浮系统能大大节省悬浮功耗，可以实现更大气隙的稳定悬浮。     

磁浮列车悬浮系统的分布式主动容错控制

以低速磁浮列车悬浮控制为研究背景,在分析既有模块悬浮控制结构的基础上,提出磁浮列车单模块悬浮系统的一种新结构.新结构采用4个控制器控制8个电磁铁,增加了系统冗余,并且将传感器信息引入冗余通信网络,使得各控制器都能得到更完整的系统状态信息.然后采用最优控制理论为每个故障模型设计最优控制器以备故障时切换.仿真结果表明,对具有新结构的单模块悬浮系统进行主动容错控制比对传统结构的单模块悬浮系统进行容错控制具有更好的容错效果,具有较好的工程应用价值.     

磁悬浮列车悬浮系统的非线性PID控制

针对磁悬浮列车传统PID控制器的不足,通过分析PID控制器的特点,引入系统误差参数,设计出非线性PID控制器,实现悬浮系统稳定悬浮。仿真和试验结果表明,该非线性PID控制器结构简单、易于实现、响应快、无超调、精度高、抗扰动能力强,控制性能明显优于传统PID。     

基于改进跟踪微分器的磁浮列车悬浮控制研究北大核心

磁浮列车悬浮系统的间隙传感器信号存在大量量测噪声,影响了悬浮控制的控制品质与稳定性。为解决该问题,文章借助等时区的方法确定最速离散二阶系统的边界层,根据边界层与可达区构造无需复杂开根号运算的新型最速控制综合函数,同时通过微分预报补偿方式实现相位补偿,进而设计了基于新型跟踪微分器的悬浮反馈控制器。数值仿真表明,该跟踪微分器能够快速跟踪输入信号,具有良好的滤波效果,无颤振、无超调。通过磁浮列车实车测试,基于所提出的跟踪微分器的悬浮控制器能使起浮阶段的最大超调量减少约15%,实现磁浮列车的稳定悬浮控制,具有很强的工程实用性。     

电磁永磁混合悬浮系统的控制特性分析

研究电磁永磁混合悬浮系统的悬浮力计算方法,建立其数学模型,分析永久磁铁对模型参数的影响,并分别从混合悬浮系统的悬浮力、电气特性、控制性能3个角度研究永久磁铁对控制系统的影响,用于指导完成串级控制器的设计与参数选取,实现了单磁悬浮架混合悬浮系统的稳定化控制。     

磁通反馈在磁悬浮列车悬浮控制中的应用

建立以磁场强度为状态变量的单悬浮电磁铁刚体模型,分析磁通反馈控制下系统的稳定性。设计磁通反馈与悬浮间隙的PD控制器,并根据磁悬浮列车特点,给出磁场测量方法。对悬浮间隙的PD控制器 磁通反馈的控制算法进行了仿真与单悬浮电磁铁试验,验证了磁通反馈控制的有效性。     

双DSP磁悬浮控制器的研究与实现

介绍了磁悬浮控制系统的设计原理,选用由TMS320C2812和TMS320LF2407数字信号处理器构成的双DSP系统设计了磁悬浮控制器。该控制器可实现悬浮控制和诊断控制,控制策略采用数字PID算法,并通过实验结果证明了该控制器具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。     

电机悬挂方式对LIM地铁系统动力特性的影响研究

研究目的：研究直线电机地铁在不同电机悬挂方式下的气隙变化规律及车辆、轨道的动力响应特性，并将二者进行比较。研究方法：应用车辆轨道耦合动力学理论，分别建立不同悬挂方式下的系统模型并编制相应的仿真程序，通过在轨道局部加入谐波型余弦不平顺激励对系统的动力特性进行分析。研究结果：2种悬挂方式对系统的各向加速度和轮轨力的影响差别较小，而气隙变化呈现明显不同的规律。研究结论：直线电机采用架悬式悬挂时，要严格控制幅值大于5．5mm的长波不平顺，防止电机和反力板之问的刮蹭；而当采用抱轴式悬挂时，要注意控制大幅值的短波不平顺出现，防止气隙过大，影响电机效率。     

跟踪微分器在磁浮列车悬浮间隙处理中的应用

为了实现磁浮列车稳定悬浮控制,提出采用跟踪微分器结合联合滤波的悬浮间隙处理方法,以消除悬浮传感器过轨道接缝时的信号畸变,改善随机噪声对控制精度带来的不利影响。跟踪微分器可以反映实际带噪声信号的广义导数,其利用三路间隙信号广义导数特征对信号进一步滤波,算法计算量小,易于实现。阐述了跟踪微分器的原理及特征并进行了性能仿真分析;利用跟踪微分器结合实测数据的数值仿真结果证明了跟踪微分器对悬浮间隙信号处理的可行性和有效性。     

铁道车辆垂向主动悬挂的预见控制

以4轴客车为研究对象,建立4轴客车车辆的6自由度垂向主动悬挂的动力学模型。主动悬挂的常规控制策略往往对系统本身因素所引起的响应滞后问题表现出无所适从,因此,借助测定的未来目标信号或外扰,对主动悬挂设计一个预见控制器来抑制车辆系统的垂向振动。研究结果表明,采用预见控制策略使车体的垂向振动加速度响应幅值降低60%,转向架的垂向振动加速度响应幅值降低30%左右,同时系统可按设定目标值预见步数为20提前作出响应。