高速磁浮列车绝对定位传感器的工程化设计与实现

本文对电磁悬浮型常导高速磁浮列车绝对定位传感器进行工程化设计研究。建立传感器的解析电磁学模型,并采用有限元仿真分析标志板的屏蔽特性,从而为线圈设计及传感器工作频率的选择提供依据。在此基础上,针对传感器的读码准确率、实时性和鲁棒性问题,对信号调理电路的动态特性及参数选择进行分析与设计,并基于有限状态机设计传感器的读码算法。试验表明本文所设计的传感器稳定可靠,可保证样车试验的长期顺利进行。该传感器同样适用于中低速磁浮列车,对于轮轨列车定位也有一定的参考价值。     

永磁式磁悬浮列车系统研究

在分析磁县浮机理的基础上，着重介绍了永磁式磁悬浮列车系统，提出了零功率控制器的设想，给出了分析和仿真结果。     

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.     

超高速永磁电动悬浮系统三维解析建模与电磁力特性分析

永磁电动悬浮系统在高速情况下具有自稳定的特点，并且安装维护简单，在超高速管道磁浮运载中具有重要的应用价值。文章以超高速永磁电动悬浮系统为对象，对“Halbach永磁阵列-导体板”结构进行系统建模，提出了一种横向端部断面边界条件的构建方法，明确了电磁力的求解方法。同时，对电磁力特性开展研究，分析了电磁力随电磁参数、结构参数变化的规律。利用转盘试验平台开展了原理性验证试验，通过有限元仿真和试验结果对比，说明了所建电磁力模型的正确性。     

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。     

日本首条城市磁浮运营线车辆技术

简要介绍日本首条磁浮运营线路——东部丘陵线(TKL)的项目背景、线路规划设计,着重强调其车辆性能特点和技术数据,说明TKL车辆与基本HSST-100L车辆的主要区别,详细介绍车辆主要控制系统,并给出Linimo车辆环境评估结果。     

磁悬浮列车系统的鲁棒控制分析

分析了ＫＤＣ－Ⅲ型吸力型单转向架磁悬浮列车系统的绝对参考模型，从增强悬浮稳定性的目的出发，提出了运用鲁棒控制方法实现悬浮控制的具体方案，并相应给出了计算机仿真结果。     

基于动态故障树的中低速磁悬浮列车供电系统可靠性分析

为了提高供电系统的安全性和可靠性,CMS-03A新型中低速磁浮列车采用了一定量的冗余设计.考虑到动态故障树方法特别适合于冗余系统的故障建模,采用动态故障树方法对CMS-03A供电系统进行了故障分析.首先给出CMS-03A供电系统冗余设计方案,之后介绍动态故障树(DFTA)原理,然后用DFTA建立供电系统的故障模型,详细分析了该模型;文章的最后给出冗余设计方案与非冗余设计方案的对比分析,讨论了冗余设计方案的优劣.     

基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统参数整定

为了解决由于磁浮列车悬浮系统模型存在复杂非线性所带来的控制器参数整定难题,考虑仅依靠悬浮系统单次悬浮调试的输入输出数据来实现控制器参数整定,研究了基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统快速参数整定方法. 首先,通过磁浮列车悬浮系统的建模分析了悬浮系统的开环不稳定性和复杂非线性;其次,针对虚拟参考反馈参数整定方法存在的参考模型确定问题,利用估计闭环响应方法来实现数据驱动的控制器参数整定;并且考虑到数据中存在的干扰噪声会影响控制器参数整定,提出了基于信号投影的磁悬浮系统数据噪声抑制方法;最后,以单铁磁悬浮系统为研究对象,通过单铁悬浮实验验证了本文提出的基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统参数整定方法的有效性. 研究结果表明:悬浮系统的开环不稳定性和复杂非线性会给参数的快速整定带来较大困难;基于信号投影的噪声抑制方法能够将带噪声数据的方差降低54.1%;基于数据驱动的参数整定方法能够快速地整定好悬浮系统控制器参数,经参数整定后的系统相较于初始条件下只粗调好的PID反馈控制系统的阶跃响应超调量下降72.0%,平方误差积分 （ISE）下降79.8%,绝对误差积分 （IAE）下降54.5%.