利用Hurwitz代数判据研究磁浮系统Hopf分岔现象

针对磁浮列车的弹性耦合振动现象,建立基于简支梁的单点车轨耦合模型。有关研究表明,磁浮车轨耦合振动现象,对应于数学上常微分方程的Hopf分岔问题。然而经典Hopf分岔求解方法在高阶系统计算上并不实用,为此采取了Hurwitz代数判据方法进行计算来寻找Hopf分岔点,并由此计算出了耦合振动的频率,且对结果进行了仿真验证,对进一步设计消除耦合振动的控制方法具有重要价值。     

磁浮系统的分类及工作原理

磁浮系统是利用异性相吸、同性相斥的电磁感应原理，以直线电动机驱动车辆，运行时车体悬浮或吸浮于轨道上面，并与之保持一定间隙的铁路。磁浮系统所用的车辆通常称为磁浮列车。磁浮列车运行时，没有轮轨间的摩擦，不受黏着条件的限制。     

高速磁浮系统实现高速的技术关键及急待研究的课题

从磁浮列车工作原理可以看到，高速磁浮系统本身就是一个大直线电机，路轨和列车分别代表大直线电机的定子和转子，所以，对于高速磁浮(长定子型)而言，驱动动力系统主要布置在地面路轨上，也就是说供电及变流系统，包括变压器、整流器、逆变器等装备都在地面，加大功率不受任何空间的限制，也没有轮轨黏着的限制。不像轮轨系高速     

高速磁浮交通运行控制系统综合仿真试验平台

针对高速磁浮交通运行控制系统总体协同仿真试验和集成测试的需求,提出了通过数字化仿真和实物接口设备相结合的方式构建综合仿真试验平台的实现方案。按照高速磁浮交通系统特点、构成和基本原理,将磁浮列车动力学和运动学模型通过其目标线路模型所属分区属性与相应分区牵引系统模型进行车-地受力关联建模,以关联计算模型为核心扩展建立了包含车辆系统模型、车载运行控制接口、分区运行控制接口等在内的半实物仿真试验环境,接入被试运行控制系统设备,构成针对运行控制系统的闭环试验系统。同时,采用有线局域网组网形式实现车地无线通信仿真,为磁浮运行控制系统集成仿真试验提供网络互连测试环境。经实际项目的试验应用证明,该试验平台仿真功能完整、合理、有效,能够为高速磁浮运行控制系统提供功能全面、仿真程度高的测试和验证环境。     

高速磁浮车辆空调系统若干关键问题分析

以德国的TR08车和日本的山梨磁浮试验线车辆用空调系统为例,分析了高速磁浮列车空调系统的应用特点、主要矛盾、关键问题。解决关键问题的途径是:采用紧凑式换热器、高效的全热交换器、新型高效的压缩机、高效制冷剂,采用数值计算和模型风洞实验相结合的方法。     

磁浮轨道检测系统综述

介绍了上海磁浮交通系统的轨道检测系统的工作原理、系统构成、功能和数据分析方法.该检测系统大部分路段可以实现自动检测,少量路段定期人工半自动检测,以满足正常维护的需要.     

磁浮交通售检票系统的研究

随着磁浮交通的发展,对应不同阶段的售检票系统有着不同的需求.磁浮售检票系统是一个比较复杂的系统,它具有很多特有的功能要求,以及与其他系统的交互方式.基于目前上海磁浮交通系统,结合城市轨道交通自动售检票系统和铁路售票系统的经验,提出磁浮交通售检票系统设计的一些基本思想和实施方案.     

高速磁浮交通毫米波通信系统场强测试分析

为了研究高速磁浮交通毫米波通信系统的信号传输性能,在同济大学嘉定校区1.5 km磁浮试验线上全面测试了试验线沿线基站的场强覆盖,计算了试验线各基站的路径损耗.通过对测试结果进行分析,得到了磁浮典型场景下毫米波信道的特性数据,并以此预测了不同基站、不同功率、不同距离下的信号场强覆盖指标.     

GSM-R系统中GPRS时延分析

分析GSM—R系统中GPRS时延的组成，对各部分进行分析，尤其对移动台所处的不同状态对时延的影响给出了测试数据。     

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。     

中低速磁浮列车车载供电系统可靠性分析

以目前唐山线正在试验运行的CMS-04型中低速磁浮列车为研究对象,将列车供电系统中的各部件故障概率用模糊数表示,通过模糊运算规则,对供电系统故障树进行分析,以此对磁浮列车车载供电系统的可靠性进行分析,找出系统的薄弱环节。     

美国磁浮系统的经济分析及启示

通过介绍美国磁浮系统研究的有关基础数据和方法,包括研究背景、收入与成本的估算方法以及磁浮系统在单线和网络情况下的财务评价结论,对美国磁悬浮系统经济可行性研究进行了详细介绍.结合中国经济和交通运输业背景,认为磁浮建设应分阶段、分地域逐步进行,并应从提高设备国产化程度、提供高质量服务加强项目整体规划和商业运营等方面提高磁浮系统收益,降低成本.     

列车网络控制系统时延特性研究

针对列车网络控制系统在列车运行中产生的时延问题,通过搭建列车网络控制系统时延测试模拟平台,研究列车通信过程中控制系统的时延特性。根据时延特性分析出TCN网络各子系统的时延影响因素。重点研究任务周期与源端口特征周期对网络控制系统时延的影响。利用TCN网络分析仪测出系统时延,结合所得数据归纳出系统时延的变化规律。通过分析任务周期与特征周期的匹配关系对系统时延的影响,获得减少时延抖动的方法,达到减小网络控制系统时延的目的。     

磁悬浮控制器DSP的容错设计

基于TI公司的定点DSP芯片TMS320F2812,利用容错技术搭建了关于双机数字信号处理器DSP冗余的磁悬浮控制器试验平台。在硬件平台的基础上设计了安全可靠的悬浮控制软件模板程序,并通过了有关测试。     

奇异摄动磁悬浮车轨耦合系统的精确积分流形控制设计

针对具有奇异摄动特性的磁悬浮车轨耦合系统,利用几何方法设计了能够精确跟踪设计流形的复合控制算法。给出了基于弹性轨道的磁悬浮车轨耦合系统模型,说明电磁线圈电感导致的系统奇异摄动特性。介绍了精确设计流形算法的具体步骤,并以线性流形为例,给出了基于快慢结合的磁悬浮车轨耦合系统复合控制算法的设计过程。仿真结果说明该算法能够保证系统慢流形最终无误差跟踪线性设计流形,并实现车辆结构与轨道的单向解耦。该算法可以进一步推广到其他各种设计流形,从而提高磁悬浮系统的稳定性与抗干扰性。     

磁悬浮车轨耦合控制系统的非线性振动特性分析

针对主动控制的磁悬浮车辆轨道耦合系统,从非线性特性角度出发,研究静止悬浮条件下控制参数、轨道参数与磁悬浮车轨耦合系统振动特性的相互关系.首先建立弹性轨道和刚性悬浮电磁铁运动学模型,采用串级控制算法建立悬浮控制系统模型,从而得到磁悬浮车轨耦合非线性模型;然后利用谐波平衡法,分析车辆-轨道1:1共振特性,计算得到-阶振动的幅频特性方程;由于幅频特性方程阶数较高,利用数值计算方法得到3组控制参数,分别给出其仿真结果,说明轨道和控制参数对系统振动的关键影响.结论可供轨道加工和悬浮控制系统设计时参考.     

考虑金属橡胶件的永磁磁悬浮系统特性分析

从根轨迹的角度研究了金属橡胶件对系统的影响,在合理简化和假设的系统模型基础上,分析了弹性系数对开环零极点分布及稳定域的影响;在双环控制器作用下,研究了弹性系数对闭环系统稳定域的影响.仿真结果表明,弹性系数越小,开环系统的不稳定极点远离虚轴,发散快,相应地,闭环系统的稳定裕度差.