磁悬浮系统的两种非线性白抗扰控制方法对比研究

以单磁铁悬浮系统为研究对象,运用自抗扰控制技术,设计两种非线性悬浮控制算法,给出一些参数整定规律。仿真结果表明,非线性PID算法和模型补偿自抗扰算法都具有快速、无超调和无静差的优点,但后者对系统内外的大扰动和模型的不确定性表现出更强的鲁棒性和适应性。     

单点混合磁悬浮系统的自抗扰控制仿真研究

电磁永磁混合悬浮技术比常导磁悬浮技术具有显著的节能优势。然而,由于永磁材料存在非线性特性,且实际工程应用中时常面临扰动突变与磁场变化等现象,因而提高了混合悬浮系统的抗扰动能力与控制精度要求。以单点磁-电混合悬浮球为研究对象,依据单自由度的简化结构,构建混合悬浮球的动力学模型并分析混合悬浮系统处于欠稳定状态。针对混合悬浮球系统的非线性、悬浮精度要求高与悬浮参数摄动等特点,设计基于Levant微分器的自抗扰控制算法,将Levant微分器安排在过渡过程可实现兼顾响应的快速性与滤波能力的同时简化控制器结构,一定程度上降低了调参难度。分析并验证基于Levant微分器的自抗扰控制算法在稳定性、冗余性、适应性和鲁棒性方面的优越性。仿真结果表明：相比于PID算法,基于Levant微分器的自抗扰控制算法可实现在超调量较小的情况下具备较快的响应速度、较强的抗扰动能力、适应性以及鲁棒性,由此为未来实现“永磁材料为基础,电磁控制为手段”的工程实践提供理论基础,进一步促进将自抗扰控制算法实践于混合悬浮技术的工程化应用中。     

永磁同步电机的线性自抗扰控制及其参数整定研究

针对永磁同步电机调速系统存在的非线性、强耦合、多变量、参数摄动等问题。研究基于自抗扰技术的交流永磁同步电机直接转矩控制系统。为简化设计采用线性化的自抗扰控制算法,并对算法中的参数调整给出经验性的选取原则。仿真结果表明,该控制算法能够提高永磁同步电机调速系统的响应速度,减小稳态误差,无超调量,且抗干扰性和鲁棒性较强。     

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。     

基于自抗扰控制的空间矢量直接转矩控制策略研究

针对三相异步电动机这个非线性、强耦合控制对象,利用自抗扰控制对不确定对象的适应性和对系统未建模动态及参数摄动的鲁棒性,提出基于自抗扰控制的空间矢量直接转矩控制策略,借鉴自抗扰控制思想,引入不连续投影算子加以修正,解决了标准扩张状态观测器对时变外扰无法保证观测误差有界的问题,设计了速度环和磁链环控制器,并通过Lyapun...     

基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统参数辨识

在长时间运作过程中,由于零部件发生磨损和替换等,磁浮列车悬浮设备的物理参数存在不准确的问题,从而导致悬浮控制的鲁棒性下降。为进一步修正及校准,采用基于线性递减惯性权重的改进粒子群优化算法对悬浮设备的悬浮物质量、磁极面积和线圈匝数等关键参数进行辨识。以中低速单点悬浮试验台为研究对象,结合实时仿真系统DSPACE搭建半实物仿真平台,采集悬浮间隙、垂向加速度和励磁电流的闭环时间序列。根据悬浮系统非线性模型,结合电流和加速度等实测序列及参数估计值计算间隙估计序列,以实测值与估计值的均方误差最小化为目标迭代寻优得到全局最优解。此外,将非线性模型变换为线性回归方程形式,应用最小二乘法对上述参数进行辨识。通过分别引入2种算法的辨识结果,基于同一组PID控制参数建立悬浮系统非线性仿真模型来模拟悬浮试验台的控制过程,结果表明：应用改进粒子群算法所得参数的模型输出序列更贴近实测间隙序列,说明改进粒子群算法的辨识结果更为准确。该结果对修正磁浮列车悬浮系统非线性模型及提供可靠的悬浮系统动力学响应分析具有现实意义。     

基于自抗扰控制的高速列车自动驾驶速度控制

针对高速列车在复杂环境运行时,传统PID控制器受未建模动态及外界未知干扰导致列车速度追踪误差大的问题,提出一种基于自抗扰控制ADRC(Active Disturbance Rejection Control)的高速列车速度控制算法。基于单质点模型建立列车的状态空间方程,令列车方程中的未知部分作为扩张状态设计二阶自抗扰控制器,并利用CRH380A型列车参数进行仿真,对指定的目标速度曲线进行追踪,证明基于自抗扰控制算法的可行性;同时设置干扰量,与传统PD控制、非线性PID控制算法在抗干扰性能和追踪误差等方面作比较。结果表明,基于自抗扰控制的高速列车速度控制器具有抗干扰性强、追踪误差小的优点。     

基于MRAS和ADRC混合无速度传感器PMSM直接转矩调速控制系统研究

将模型参考自适应技术(MRAS)应用于永磁同步电机(PMSM)无速度传感器直接转矩控制系统中。以永磁同步电机本身为参考模型,以电机的电流模型为可调模型,并利用Popov超稳定理论推出自适应律,对转子速度和位置信息进行辨识。考虑到无速度传感器控制系统存在参数变化和负载扰动的鲁棒性问题,将自抗扰控制(ADRC)引入到模型参考自适应无速度传感器调速控制系统中,形成一种新型的复合控制算法。在Matlab/Simulink中建立基于MRAS和ADRC的混合无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型,仿真结果表明,该算法具有较好的速度和位置辨识精度、较强的鲁棒性和抗干扰特性、较优的动静态特性。     

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。     

基于快速趋近律的永磁同步电机驱动系统改进无模型滑模控制

针对永磁同步电机驱动控制系统应用传统无模型滑模方法时性能指标达不到预期的问题,提出了一种基于快速趋近律的改进无模型滑模控制方法。首先,根据永磁同步电机参数摄动时的数学模型,建立速度外环的超局部模型;其次,设计一种基于改进快速趋近律的速度外环新型无模型滑模控制器,同时为了提高电机转速的控制精度,采用扩展滑模观测器实时观测超局部模型中的未知部分;最后,通过与PI控制、传统无模型滑模算法进行仿真和试验对比,验证所提算法能降低对电机模型的依赖,提高了永磁同步电机的暂稳态控制性能,保证系统的抗扰能力和强鲁棒性。     

城市轨道交通无人驾驶系统的功能需求及相关技术要点

城市轨道交通无人驾驶系统是一种代替司机行使列车控制和驾驶功能的信号系统,可以做到无人值守,其对各信号子系统有着相对较高的性能要求。通过分析无人驾驶系统,对车辆的信号系统及各子系统的关键应用技术进行了分析,以供广大工程设计人员参考。     

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.     

刚性接触网在运营中出现的问题及解决方案

国内刚性接触网技术的发展应用还处于起步阶段,没有相关的运营经验可以借鉴,针对国内第一家应用此技术的广州地铁在运营中不断出现的问题．如中间接头螺纹滑牙、接触线的磨耗较严重、T头螺栓偏转等问题进行汇总,并提出解决方案。     

采用无线机车信号系统实现机车信号主体化

提出采用无线机车信号系统实现机车信号主体化。该系统的主要优势在于利用无线信道方式传输机车信号、列车位置、速度等列控信息，构成信息传输闭环确认，保证信息传输的可靠性；无需进行车站电码化，不存在因轨道电路受干扰影响信息传输问题；最大限度利用既有地面信号设备和车载列控设备；系统结构简单，便于实现，成本低。阐述了系统的基本结构和工作原理。对系统中的无线机车信号、无线数据传输等关键技术进行了重点描述，并对系统的故障一安全进行了分析。     

长距PDH过渡开通TDCS业务方案设计与运用

针对南宁至百色增建二线工程建设过程中,新增区间信号中继站无传输设备与既有传输系统对接,无法提供通道传送TDCS业务信息的问题,通过PDH提供通信通道长距离过渡开通TDCS业务,保障信号工程按期开通。     

高架轨道-桥梁耦合系统振动特性分析

分别建立了钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统、弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的有限元模型,分析比较了该2种轨道-桥梁耦合系统在不同桥梁支座下的振动特性。结果表明,桥梁弹性支座降低了系统的刚度,从而使系统的固有频率低于刚性支座下的固有频率;钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统的固有频率随着轨道板下弹簧刚度的增大而增大;扣件刚度的改变对于弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的振动特性几乎没有影响;钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统以及弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的固有频率均低于桥梁自身的固有频率。     

客运专线客运服务信息系统工程设计方案探讨

目前国内尚没有客运专线客运服务信息系统的设计及应用实例，本文结合相关客运专线工程情况，对其进行研究和探讨，旨在提出一套系统整体解决方案；文章通过详细分析客运专线的用户需求，研究了客运专线客运服务信息系统的构成及功能，提出了具体的工程设计技术方案；本文提出的设计方案，为客运专线客运服务信息系统的设计和建设提供了有益的参考。     

基于ARM的高速列车平稳性在线监测系统的设计与实现

随着列车运行速度的提高,旅客对列车的要求不再局限于经济、快捷,同时对列车舒适性和平稳性提出了新的需求。论文设计出一种列车平稳性实时在线监测系统,该监测系统根据GB/T 5599-1985平稳性计算方法,利用三向加速度传感器采集列车车体横向、垂向和纵向振动加速度信号,以STM32为核心处理器,完成平稳性相关计算和分析,得出平稳性值及报警信息,并将报警信息通过多功能车辆总线(MVB,Multifunction Vehicle Bus)上传到列车控制监控系统(TCMS,Train Control Monitor System)。此外,对监测过程中原始数据和特征数据进行存储,方便后期维护。通过实车测试,将监测系统得出的平稳性指标和计算机得出的平稳性指标进行对比分析,验证本系统的正确性。     

智能牵引供电系统现场试验评估技术研究

智能化是高速铁路牵引供电系统未来发展趋势,信息高度共享、智能化程度更高的AT牵引供电系统才能保证高速铁路安全、可靠、舒适的运营。智能牵引供电系统在信号采集和传输方式上的变革,使得变电所内控制、保护以及电流、电压信号均以数字信号方式在网络中传递,传统的测试手段都不再适用。以智能牵引变电所模型为基础,致力于解决智能牵引供电系统现场试验评估困难的问题。通过分析现有智能牵引供电系统检测标准和方法,结合智能牵引变电所评估基本原理和传统测试经验,提出供电系统运行参数测试和短路试验的方法,对符合IEC61850协议的多种类型网络报文进行试验数据解析和重构,从而形成一套有效的智能牵引供电系统现场试验评估方法,对智能牵引供电系统验收试验具有参考意义。     

全自动运行系统下站台门新增异物探测与控制功能方案研究

全自动运行(FAO)系统是城市轨道交通自动化的最高等级,站台门是全自动运行系统中与乘客直接接触的保障系统安全运行的重要设备,目前全自动运行系统下站台门新增功能需求与实施方案尚无规范标准可循。通过对全自动运行系统下站台门运营场景需求分析,得出站台门在全自动运行系统下间隙异物探测、车辆与站台门故障对位隔离和多就地控制盘(PSL)控制功能需求;针对传统的车辆与站台门间隙异物探测方案进行全自动运行系统适用性分析与比选,提出全自动运行系统站台门间隙异物探测技术要求及发展方向;对实现列车门与滑动门故障对位隔离控制功能的信息传输通道和控制模式进行研究分析,并对此运营场景的客流引导播报方案提出新的思路。同时,确定了全自动运行系统下站台门PSL位置和数量的设置原则。