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。     

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。     

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。     

磁悬浮列车电磁悬浮系统的自适应模糊滑模控制

为增强电磁悬浮系统的抗干扰和负载能力,针对磁悬浮列车悬浮系统中存在的非线性不确定问题,采用模糊逼近与模糊滑模相结合的方法,基于等效控制和切换控制设计了自适应模糊滑模控制器,通过TMS320F2812 DSP实现单点悬浮.仿真与试验结果表明,该控制器不但削弱了滑模控制中固有的抖振,而且具有更强的鲁棒性和快速性,还满足电磁悬浮系统实时控制的要求.     

中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制

中低速磁悬浮列车制动过程中具有非线性强、时滞大、时滞特性难处理等特性,传统列车制动控制方法难以实现对磁浮列车制动过程的精准速度控制。为解决中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,提高制动控制精度,提出一种中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制方法。首先,根据中低速磁悬浮列车实际运行数据,利用带有遗忘因子的递推最小二乘法辨识列车模型参数,建立列车自回归模型。然后,根据得到的受控自回归积分滑动平均模型和Smith预估器构建带时滞补偿的广义预测控制器并分析其控制律更新过程,实现对中低速磁悬浮列车制动过程的纯滞后补偿,降低列车制动过程中时滞特性的影响。最后,基于某磁浮线现场数据,以中低速磁悬浮列车制动过程为被控对象进行实验仿真,并比较时滞补偿广义预测控制方法与传统广义预测控制方法对于中低速磁悬浮列车制动过程速度跟踪控制的效果。仿真结果表明：所设计的时滞补偿广义预测控制器能够以更高的精度实现对中低速磁悬浮列车制动过程的速度跟踪,且与传统广义预测控制方法相比,系统跟踪误差更小并具有更好的控制性能。所提出的时滞补偿广义预测控制算法不仅解决了中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,而且有效提高了列车制动控制...     

基于状态观测器的磁悬浮列车传感器故障容错方法

针对磁悬浮列车的加速度计或间隙传感器故障,设计了基于状态观测器的最优容错控制系统.首先建立了单电磁铁悬浮系统的模型,引入电流环降低系统阶数,然后按照标称闭环系统模型设计在线状态观测器.当单个传感器失效时,根据故障诊断系统提供的故障定位信息.实时采用状态观测器提供的状态估计信息,最终对单个传感器故障实现容错.仿真表明该方法的有效性.     

控制器时滞对磁浮系统稳定性影响分析

为研究EMS型磁浮列车悬浮控制器的时滞对磁浮稳定性的影响,解决磁浮列车悬浮不稳的问题,建立了基于双环反馈控制系统的单自由度电磁悬浮模型;以控制器时滞作为参量,通过Routh-Hurwitz稳定性判据判断系统特征根分布,定量给出了系统发生Hopf分岔的时滞临界值,并指出控制器时滞大于临界值时,系统平衡点不再稳定。研制了一种单自由度悬浮试验台,通过数值仿真与台架试验验证了理论分析的正确性。     

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.     

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.     

基于PLC的磁悬浮列车模型控制系统实现

提出并设计了一套磁悬浮列车运行系统演示模型,该模型能演爪磁悬浮列车工作原理,包括高温超导悬浮、直线电机驱动和自动驾驶,并基于PLC控制器没计该列车控制系统的硬件和软件,实现列车在类∞型轨道上自动/手动行驶和精确停车.试验显示,该控制系统运行良好,能够达到设计要求.     

高速磁悬浮列车悬浮控制中加速度信号数字滤波算法研究

在磁悬浮列车悬浮控制系统设计中,传感器信号的数字化滤波算法特性是影响控制效果的重要因素之一.其中加速度信号一般经过积分处理获得系统的绝对速度反馈,但实测加速度信号中包含了不稳定的重力分量,不能直接积分.结合加速度信号的特点和控制器实时性的要求,提出了数字高通和移动平滑滤波算法.计算机仿真分析和对实测信号的处理结果表明,移动平滑滤波算法获得了较理想的滤波效果,适合应用于控制器的数字化设计.     

单磁铁系统的稳定性与仿真分析

采用带状态观测器的气隙-速度-加速度反馈控制系统,在多体系统仿真软件SIMPACK平台上,考虑悬浮系统、电磁系统及控制系统的耦合作用,建立单磁铁-轨道梁-控制器的综合模型,模拟磁浮列车在弹性轨道梁上静止悬浮的过程,分析轨道梁的特征对车轨耦合振动的影响,研究共振的产生及解决方法,为磁悬浮列车的整车静止悬浮稳定性分析提供依据。     

永磁和电磁构成的混合式悬浮系统研究

永久磁铁和常导线圈构成的混合式悬浮系统,悬浮能耗小,可实现大气隙悬浮。本文建立了该混合悬浮系统的数学模型,分析了它的一些性质,采用定气隙控制指标,设计了使系统稳定的控制器,并对所设计的控制器进行了仿真。仿真结果表明,这种混合式悬浮系统可以通过控制实现大气隙、低能耗的稳定悬浮。     

基于GPRS与WLAN的中低速磁悬浮列车信息无线传输系统

介绍了唐山中低速磁悬浮列车信息无线传输系统的设计思路及系统组成.根据实际的需求,中低速磁悬浮列车信息无线传输系统选择2种通信方式:GPRS方式完成磁悬浮列车运行状态的远程实时监视,WLAN方式完成磁悬浮列车故障数据的车地传输.     

电磁型磁悬浮列车侧向力特性和弯道段运行分析

以应用于八达岭旅游示范线的CMS—3型磁悬浮列车及其中试试验线为研究对象，对单转向架磁悬浮列车的侧向动态特性和侧向的静态导向力大小进行了测试；对磁悬浮列车在3种平面缓和曲线上运行时的垂向悬浮气隙变化进行了仿真分析；对不同的悬浮控制方案进行了比较分析，并对本系统的下一步发展提出初步建议。     

电磁型磁悬浮列车在坡道段运行时的系统分析

结合为八达岭旅游示范线研制的CMS-3型磁悬浮列车及其中试试验线，在建立磁悬浮列车悬浮控制系统数学模型基础上，计算了线路纵断面变坡度点处的竖曲线半径限制值，对磁悬浮列车在坡道运行时悬浮气隙的变化进行了仿真分析，并对3种悬浮控制方案进行了比较分析。     

基于虚拟样机的磁悬浮列车悬浮系统建模及仿真

为避免建立微分方程描述磁悬浮列车动力学问题的困难,利用ADAMS和Matlab软件建立了CMS-03型磁悬浮列车的虚拟样机模型,介绍了悬浮系统的建模方法和理由。所建的列车虚拟样机模型能顺利通过按照长沙试验线建立的轨道曲线,悬浮电流的变化也与试验测量结果一致,说明悬浮系统的建模方法是合理的。该模型为改进控制算法、验证列车动力学分析结果提供了一个良好的仿真平台。     

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。     

基于PSO-BP-PID单点混合悬浮球控制算法研究

磁悬浮列车是下一代地面绿色交通工具的必然选择,而传统电磁悬浮结构存在悬浮能耗大和发热严重等问题,研究如何有效降低电磁悬浮的能耗问题则显得尤为重要。在传统电磁悬浮结构中引入永磁体能够有效降低列车悬浮功耗,但永磁材料的非线性特性加剧了车辆控制系统的复杂程度,提高了对悬浮控制器精度的要求。以单点混合磁悬浮球作为研究对象,在完善单点混合悬浮球数学模型的基础上,研究基于粒子群优化(PSO)的BP-PID控制算法。以传统单点电磁悬浮球模型为参考,对混合悬浮球系统进行理论模型分析,并简化得出其动力学被控对象。依据该系统的非线性和时滞性特征,设计基于粒子群优化算法的BP-PID控制策略。在仿真环境下,与常见控制算法进行动静态特性对比与分析。研究结果表明：PSO算法有效弥补了BP-PID自身的收敛速度慢、对网络初始权值依赖强及易陷入局部极值的缺陷,PSO-BP-PID控制算法不仅能够提高响应速度、减少超调量,而且在动态性能中也能快速准确跟踪信号,并具备良好的抗扰性和鲁棒性优势。对于磁悬浮技术的学术研究和工程应用具有较好的参考意义,也为磁悬浮技术的工程化推广应用提供了较好的基础算法支撑作用。