高速磁浮列车悬浮电磁铁挠曲变形位移补偿技术

高速磁浮列车悬浮电磁铁采用轻量化总体结构方案,狭长的铝合金箱体作为主体承载结构,悬浮时会发生较大挠曲变形,中间位置磁极位移大于两端磁极,磁极装配平面成拱形,影响传感器对悬浮气隙的测定.文章分析了电磁铁悬浮时的变形量,并设计磁极装配预凹方案,即中间磁极装配位置最低,相邻磁极装配位置依次升高,端部磁极装配位置最高.通过对悬...     

状态观测器参数对磁浮车辆悬浮稳定性影响的仿真研究

为研究磁浮车辆悬浮控制器的状态观测器参数对悬浮稳定性的影响,解决磁浮车辆悬浮不稳的问题,建立单电磁铁与柔性轨道梁的耦合模型。通过对悬浮系统传递函数的研究,得到速度激励信号频率与悬浮系统对轨道梁的功率输出的关系曲线,并得到状态观测器参数对系统性能的影响规律。由此得出结论,通过绘制"悬浮系统对轨道梁的振动能量输出功率"与"轨道梁主频率"间的关系曲线,即可得到不考虑轨道梁阻尼时,悬浮系统可适应轨道的临界参数。     

中低速磁浮列车电磁铁滚动情况下的受力特性研究

列车在行驶过程中,由于轨道形变或列车机械结构等问题不可避免地会产生悬浮电磁铁滚动现象.采用有限元数值计算方法,利用ANSOFT软件,对中低速磁浮列车悬浮电磁铁发生滚动情况下的受力特性进行了研究.结果表明,电磁铁相对轨道发生滚动对其受力会产生重要影响,特别是列车在起浮瞬间影响会更大.     

低速磁浮列车防侧滚吊杆运动学研究

针对磁浮列车位于弯道时防侧滚吊杆运动学问题,以单转向架为研究对象,基于D-H变换建立转向架正向运动学方程。结合轨道弯道线型的特征参数,分析磁浮列车通过弯道时悬浮模块的相对位姿关系,通过求解运动学模型的逆解,计算当车辆通过弯道时防侧滚吊杆的运动情况。考虑磁浮列车在实际运行过程中间隙波动的问题,分析防侧滚吊杆满足解耦要求的运动学条件,最终为防侧滚吊杆的结构设计与改进提出建议,对低速磁浮列车防侧滚吊杆的分析和设计具有参考价值。     

基于F型轨道轧制工艺下的磁悬浮列车悬浮电磁铁电磁力计算

利用Ansoft软件中的Maxwell2D模块,以CMS03A磁悬浮列车为例,对基于轨道轧制工艺下的悬浮电磁铁电磁力进行计算,分析了悬浮电磁铁的电流、气隙、轧制半径及水平错位对悬浮力和导向力的影响,并将结果与传统结构进行了比较,得出磁通密度、悬浮力和导向力都小于传统结构的结论.     

电磁型磁浮列车悬浮斩波器输入电压的确定方法

通过对电磁铁和轨道的基本假设，分析了轨道悬浮面的起伏变化对悬浮电磁铁斩波器输入电压的影响，推导出了斩波器输入电压与轨道悬浮面的变化情况及列车运行的速度的关系公式。     

磁浮车辆起浮参数控制及其动力性能研究

磁浮车辆的起浮性能是磁浮交通系统研究的一个重要方向。为探究控制参数在磁浮车辆起浮过程中对起浮稳定性与振动舒适性的影响,通过建立单悬浮刚性电磁铁模型,从PD控制下的电磁力出发,推导电磁铁起浮过程中动力响应的特征与表达式。由起浮稳定性条件与振动舒适性要求,得到悬浮间隙反馈系数KP的上下限值。将获得的PD控制参数分别应用于单悬浮刚性电磁铁模型、单悬浮弹性电磁铁模型、单悬浮弹性电磁铁—轨道梁模型以及整车—轨道梁模型中,分析起浮过程中电磁铁或车体的位移和加速度响应以及轨道梁跨中加速度响应。研究结果表明：电磁控制参数KP和KD分别调控了起浮过程中系统的刚度和阻尼;KP具有上下限值,下限由电磁铁物理参数及承担质量确定,以抑制起浮失稳现象,上限值由加速度限值、初始位移、额定悬浮间隙、电磁铁物理参数及承担质量共同确定以保证满足规范所要求的振动舒适性;起浮过程中,二系悬挂可以降低电磁铁或车体的加速度,但增大了磁浮架的振动加速度;对于所研究的案例,车轨耦合振动频率较低的情形下,轨道梁对电磁铁或车体的起浮振动影响较小。     

基于数值分析的磁浮列车悬浮电磁铁电磁场分布研究

常导中低速磁浮列车采用被动导向控制,其悬浮电磁铁同时提供列车悬浮力和导向力。因此,在磁浮列车的设计中,对悬浮电磁铁磁场的分析非常重要。本文采用Ansoft有限元分析软件对中低速磁浮列车悬浮电磁铁电磁场进行了三维研究,并与二维计算进行了比较。计算结果表明,在电磁铁电流较小情况下,铁心和轨道发生饱和的局部区域较小,三维与二维计算结果接近;但当电磁铁电流较大时,两者计算结果相差较大,三维计算得到的悬浮电磁力值更接近实验值。     

高速磁浮列车悬浮搭接结构控制研究

为了实现悬浮系统的冗余,高速磁浮列车中采用搭接结构作为悬浮系统的基本结构形式,由于一个悬浮搭接结构由2个悬浮电磁铁共同支撑,其结构和控制方法与单电磁铁悬浮系统有很大区别。本文通过分析悬浮搭接结构的受力,给出悬浮搭接结构的数学模型;根据悬浮搭接结构的工作特点探讨其控制要求和控制方法,提出将搭接结构作为一个整体进行控制器设计的思路;通过设计状态观测器获取了悬浮搭接结构的全部状态,并采用最优控制算法设计悬浮搭接结构的全状态反馈控制算法。仿真分析表明:整体控制算法综合考虑了电磁铁和托臂的运动,具有比独立控制算法更好的性能。     

高速磁浮列车单转向架弯道运行导向系统研究

为分析磁浮列车通过曲线时的导向特性,以列车单个车辆转向架为对象,研究列车在弯道条件下运行时导向系统动力学的建模与控制方法,分析系统工作特性与影响因素.首先,根据刚体动力学理论,推导单转向架系统沿轨道运动的侧向偏移与偏航方程.针对二自由度导向系统模型,利用状态反馈和闭环极点配置方法,实现系统解耦和控制器设计.利用MATLAB软件搭建系统仿真模型,以实际线路的数学模型作为输入,获取不同运行速度、外部干扰等条件下导向工作状态变化,分析线路参数和运行速度的影响以及控制器的性能.最后,记录系统试验曲线,与仿真结果进行对照,两者的导向状态在跟踪轨道线路变化的趋势上基本一致,表明所建立的动力学模型具有合理性.为整车系统的动力学建模和曲线通过特性的研究提供了有效的方法.     

中低速磁浮列车U形电磁铁的电磁力特性分析

由于中低速磁浮列车车体携带较重的初级线圈,影响了列车载客能力和牵引动力,为了提高中低速磁浮车的运载能力,必须提高U形磁铁的悬浮和导向能力。以国内已经开通运营的2条中低速磁浮试验线中U形电磁铁基本结构参数为例,建立U形电磁铁的3D有限元仿真,根据电磁力仿真结果,分析得到影响电磁力特性的主要结构参数为铁芯长度、磁极宽度、线圈厚度和励磁电流等,根据仿真计算结果,总结上述参数对电磁力特性的基本规律。根据主要结构参数的作用规律,更新了原来参数设计值,仿真结果验证了上述规律的正确性和新参数值的合理性。     

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。     

高速磁浮列车导向系统的鲁棒控制器设计

导向系统是高速磁浮列车中的关键子系统之一,针对导向系统工作电流变化范围大的特点,设计了降低静态电流灵敏度的鲁棒导向控制器。在介绍导向系统结构和控制方案的基础上给出导向系统线性化的数学模型,并采用线性最优二次型设计方法设计最优控制器,结合仿真讨论最优控制器无法在整个工作范围内保证导向系统具有相近性能的原因,而后建立了导向系统对于静态电流的参数灵敏度模型,并采用降低参数灵敏度的鲁棒控制理论对最优控制器设计方法进行改进,设计了鲁棒控制器。仿真和试验表明,该鲁棒控制器能够增强导向系统对静态电流变化的鲁棒性。     

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。     

磁悬浮列车数字式悬浮控制器应用研究

提出了一种通过检测逆变器直流母线电流来获取实际三相输出电流的方法，阐述了该方法的原理，分析了死区时间对电流获取的影响以及解决方法。仿真表明获取的电流与实际检测的电流基本相同。     

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。     

DC-DC变换器中25 kW高频功率变压器的设计

介绍了中低速磁浮列车DC-DC变换器用25kW高频功率变压器的设计,包括其磁芯材料的选择原则、参数计算、损耗计算以及效率计算的方法。试验运行结果表明所设计的高频功率变压器满足功率输出、温升等性能要求。     

电磁永磁混合磁悬浮系统自适应控制方法研究

研究电磁永磁混合型EMS磁悬浮列车的悬浮控制问题．根据控制指标要求设计零功率控制器．内环采用次速电流环，外环采用自适应PD环，它能保证系统在全质量范围内悬浮性能保持一致。仿真及试验表明．增加自适应机制后．系统的抗干扰能力强．在质量改变时表现出稳健性.     

高速磁浮列车二次系的运动学建模与分析

满足运动学要求是车辆结构设计的基本要求。对于磁浮列车而言,车辆与线路之间的运动解耦功能主要由车辆的二次系完成。高速磁浮列车的二次系主要由摇枕、防滚橡胶件、空气弹簧、摆杆和Z向支座等构成,其运动同时受线路线形和刚性车厢的约束。本文利用多刚体运动学建模方法——Denavit-Hartenberg变换方法,建立高速磁浮列车二次系的运动学模型。结合线路线形的特征参数,通过求解运动学模型的逆解,计算当车辆通过曲线时二次系各构件的运动情况。本文的建模方法和结果对高速磁浮列车的设计和分析具有参考价值。     

磁浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的力角特性分析

介绍了中速磁悬浮列车牵引需求分析,选定直线电机类型及设计方案。通过建立面电流模型,给出中速磁悬浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的具体参数设计。再通过分析不同极距、不同尺寸边长、端部效应对电机推力的影响,初步验证电机尺寸参数的合理性。最后通过牵引仿真计算和模型车牵引试验结果论证该电机满足列车牵引需求,为今后中速磁悬浮列车直线电机的设计及制造提供可参考性资料具有重大意义。