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。     

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。     

第一章 中国进入高铁时代

<正>第一节高铁的定义高速铁路(以下简称高铁)是指通过改造原有铁路线路,使营运时速达到每小时200公里以上,或者修建新的"高速新线",使营运时速达到每小时250公里以上的铁路系统。高铁除列车营运速度达到一定标准外,车辆、路轨、操作都需配合提升。广义高速铁路还包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。本报告研究的中国高铁,包括国家《中长期铁路网规划(2008年调整)》所指     

可变磁路式永磁悬浮平台的起浮控制方法

磁悬浮技术应用于超洁净传送，可有效减少粉尘污染. 可变磁路式永磁悬浮平台具有低功耗、抗吸附的特性，可避免电磁悬浮传送平台温升大和混合磁悬浮平台安全性差的弊端. 为解决永磁悬浮平台起浮过程易发散的问题，提出并验证分散控制、集中控制和积分分离法3种起浮控制方法. 首先，分析可变磁路式永磁悬浮平台的磁力控制原理，建立系统动力学模型，并采用分散控制实现悬浮平台起浮；然后，针对起浮后平台倾斜的问题，提出了三自由度集中控制方法，其中平台的垂向控制为PD （proportional differential），侧倾与俯仰方向为PID（proportional integral differential ）；最后，应用积分分离法进行分段控制，以实现垂向的精确定位. 研究结果表明:集中控制方法实现了平台倾斜角的自纠偏，可有效解决分散控制下各磁极磁力特性差异引起的平台倾斜问题，调节时间为0.5 s；垂向采用积分分离方法后，平台垂向的稳态误差由0.23 mm可减小为0，调节时间为3.0 s.      

基于SOGI-FLL-WPF的磁悬浮多跨转子不对中振动检测

为解决磁悬浮多跨转子不对中振动检测问题，首先，建立磁悬浮转子系统动力学模型及联轴器不对中模型；其次，基于多跨转子力学模型模拟转子不对中振动状态，并采用二阶广义积分-锁频环（second order generalized integrator-frequency locked loop，SOGI-FLL）对振动信号进行转速辨识；然后，将转速辨识信息输入至SOGI进行转速同频陷波，进而利用带预滤波器的SOGI-FLL （SOGI-FLL with prefilter，SOGI-FLL-WPF）对陷波后的信号进行磁悬浮多跨转子不对中振动检测；最后，通过磁悬浮多跨转子定速和升速状态下的仿真计算，验证了本文提出多跨转子不对中振动检测方法的可行性. 实验结果表明:由转子不对中引起的转速二倍频振动信号可被快速辨识出幅值和频率，可为磁悬浮多跨设备的应用奠定基础.      

基于RBF近似模型的磁悬浮轴承结构优化设计

主动磁悬浮轴承（active magnetic bearing，AMB）-转子系统中，转子质量分布上的不平衡引起不平衡振动，为提高系统的稳定性、减小转子在一阶弯曲临界转速处的不平衡振动，建立了考虑不平衡力和不平衡磁拉力的磁悬浮柔性转子机电一体化模型，并结合径向基（radial basis function，RBF）神经网络算法，得到转子振幅关于磁悬浮轴承结构参数的近似模型；以振幅最小为目标，通过参数灵敏度分析和多岛遗传算法（multi-island genetic algorithm，MIGA）对磁悬浮轴承进行结构优化设计. 数值仿真结果表明:在一定范围内增大磁悬浮轴承的偏置电流、磁极面积、线圈匝数，减少单边气隙能够增大系统阻尼，可以降低一阶弯曲临界转速处的不平衡振动幅值，优化后不平衡振幅较优化前减少近50%.      

改进遗传算法在磁悬浮轴承控制中的应用

改进后的遗传算法通过二次演化能够有效地避免算法中容易陷入局部最优值的缺陷.这里采用改进后的遗传算法来对磁悬浮轴承控制器中的PID参数进行了整定,仿真结果表明该算法具有良好的整定效果.     

多模态智能控制在磁悬浮轴承系统中的应用

针对强耦合多变量非线性的磁悬浮轴承控制系统,提出了多模态智能控制算法,根据控制器的输入信号的大小、方向及其变化趋势等特征,采用不同的控制策略及相应的控制模式,提高了系统的稳定性.实验结果表明:在动态性能和控制精度等方面,多模态智能控制的效果均优于增量式PID的控制效果.     

中国加紧筹划研制磁悬浮"飞机"

磁悬浮“飞机”不是通常意义上的飞机，它与磁悬浮列车一样也是在轨道上运行，是一种新型的有翼陆上有轨高速交通运输工具。目前，世界磁悬浮技术主要来自德国、日本和美国。