考虑轨道周期性不平顺的磁浮列车悬浮控制系统设计

以八达岭旅游线用中低速磁浮列车为研究对象,在建立悬浮控制系统模型的基础上,通过分析磁浮列车悬浮控制系统与轨道的相互作用规律,探讨了轨道周期性不平顺条件下悬浮控制系统的设计问题,比较了相对位移(间隙)、绝对速度和绝对加速度反馈与相对位移(间隙)、相对速度和相对加速度反馈两种控制方案的特点,给出了不同车速不同梁跨条件下的悬浮间隙变化的仿真结果,为今后的悬浮控制系统设计、线路设计和施工提供参考。     

基于反馈线性化的EMS型磁浮列车非线性悬浮控制器设计

悬浮系统控制技术是EMS型磁浮列车的关键技术之一。针对悬浮系统的非线性特征,设计了一种非线性悬浮控制器。在合理假设的基础上,建立了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,采用状态反馈的方法设计了非线性控制器。仿真结果表明,该非线性控制器的控制性能明显优于传统的局部近似线性化方法设计的控制器,对间隙干扰和负载干扰具有鲁棒性。     

基于输出饱和条件下磁浮列车悬浮控制参数优化

低速磁浮列车利用电磁吸力支撑车体,相比轮轨列车具有噪音小、转弯半径小、爬坡能力强等优点。研究控制器输出饱和条件下悬浮系统的稳定性问题,可以避免由于电网电压约束而可能出现的失稳现象,提高了系统运行的可靠性。基于磁浮列车单点悬浮模型,使用电流-位置双环设计方法设计得到可稳定悬浮的控制算法。由于磁浮列车悬浮控制器的输出饱和环节,进一步提出了一种基于搜索极大椭球的控制参数优化方法,在不改变控制算法设计的前提下实现了参数优化。通过仿真和试验均验证了优化后的控制效果,有效指导了实际系统的工程调试。     

基于输出饱和条件的磁浮列车悬浮控制参数优化

低速磁浮列车利用电磁吸力支撑车体,相比轮轨列车具有噪音小、转弯半径小、爬坡能力强等优点。研究控制器输出饱和条件下悬浮系统的稳定性问题,可以避免由于电网电压约束而可能出现的失稳现象,提高了系统运行的可靠性。基于磁浮列车单点悬浮模型,使用电流-位置双环设计方法设计得到可稳定悬浮的控制算法。由于磁浮列车悬浮控制器的输出饱和环节,进一步提出了一种基于搜索极大椭球的控制参数优化方法,在不改变控制算法设计的前提下实现了参数优化。通过仿真和试验均验证了优化后的控制效果,有效指导了实际系统的工程调试。     

测速定位系统的研究

测速定位系统是高速磁浮列车牵引和运行控制基础,与轮轨列车的系统相比,存在着如悬浮间隙波动、长定子轨道接缝及非接触式绝对位置读码等可能影响系统正常运行的特殊问题.为了降低悬浮波动对相对位置检测的影响,提出了利用悬浮间隙归一化处理相对位置检测信号的方法,使输出统一变换为8mm悬浮间隙下的信号,达到了磁极相角精度2.8°的检...     

模块结构EMS 型磁浮列车的导向控制研究

本文研究了模块结构ＥＭＳ型磁浮列车中的一对相互错开的电磁铁的导向模型,采用衰减记忆算法实施导向控制,通过仿真比较了主动控制系统与自稳定系统的导向效果,讨论了导向控制对纵向悬浮的影响     

弹性轨道磁悬浮控制系统模型降阶研究

在磁悬浮控制系统中,常常忽略轨道的弹性来设计控制算法。在这种控制算法作用下,当轨道刚度较小时,系统容易产生振动。为解决该问题,可以将轨道弹性加入悬浮模型,然后设计控制算法。考虑轨道弹性之后,悬浮系统的模型会比较复杂,控制算法难以在工程实现。为此,采用Hankel范数近似法对考虑轨道弹性后的模型进行降阶,并且在降阶模型的基础上设计控制算法,解决了轨道弹性引发的系统振动问题。并且,这种方法容易在工程中实现。文章最后利用仿真结果验证了降阶方法的可行性。     

EMS型磁浮列车悬浮控制系统对爬坡能力的约束分析

分析EMS型磁浮列车的悬浮控制系统对爬坡能力的约束。首先基于系统开环传递函数和通用的悬浮控制器模型,通过将其单实极点配置为闭环非主导极点,将爬坡能力与控制系统的频带和阻尼等参数对应起来;然后以圆曲线型缓和曲线为例,分析得出坡道段的最大跟踪误差与行车速度的关系;最后结合允许误差,给出最小竖曲线与最大爬坡速度半径的关系。研究结果对实际工程具有一定的指导意义。     

混合EMS型磁浮列车的悬浮磁铁设计与分析

研究适用于EMS型磁浮列车的全尺寸电磁永磁混合悬浮磁铁的设计问题。通过比较永久磁铁的不同安装位置的影响,给出混合磁铁的结构方案。根据混合磁铁吸力公式,得出只有在永久磁铁矫顽力大于一定值时利用混合磁铁才能减小悬浮能耗。分析了混合磁铁的设计要求,研究满载起浮、稳态悬浮、空载吸死三种典型情况下对电磁线圈窗口高度的约束,得出混合磁铁的优化设计参数。最后利用Ansoft有限元磁场分析软件对钕铁硼永磁材料的拼装影响进行分析,给出校正后的悬浮磁铁设计结果。     

基于扩张状态观测器的稳定控制算法

在稳定控制系统中,以PID控制算法为典型代表的传统负反馈设计,依靠系统在低频段的增益来实现对载体扰动作用的抑制,具有一定的局限性。以某陀螺稳定平台为研究对象,在PID负反馈稳定控制系统的基础上,通过加入扩张状态观测器对扰动进行了观测及补偿。仿真比较了加入扩张状态观测器前后的算法控制效果,结果表明扩张状态观测器是提高控制系统稳定精度的一种有效方法。     

磁浮列车悬浮控制器的电流环分析与优化设计

电流环是磁浮列车悬浮控制器的重要子系统。在分析PI型电流环及最速电流环的控制特点的基础上,设计了一种次速电流环控制器,它具有调节速度快、抗信号扰动能力强、对对象参数不敏感等优点。仿真表明次速电流环的调节速度和最速电流环相当,但在系统中存在干扰信号时,抖动会明显减小。实验表明,次速电流环调试方便,能结合悬浮控制子系统很好地完成悬浮任务。     

高速磁浮列车气隙磁场测量系统的研究

介绍了高速磁浮列车气隙磁场测量系统研制中的几项关键技术,提出了三维磁敏传感器的设计方法和基于霍尔元件的电压比磁场测量法,并设计了传感器的高精度运动控制系统。所研制的系统具有较高的测磁精度和定位精度,实现了高速磁浮列车气隙磁场的自动测量。     

扭轮摩擦驱动系统研究

扭轮摩擦驱动是集摩擦传动和螺旋传动为一体的传动系统,它既具有摩擦传动动态特性好,同时又有螺旋传动导程小的特点。本文介绍一种扭轮摩擦驱动系统,它的导程小于０．２ｍｍ,行程为２５０ｍｍ,运动分辨率可达纳米级水平。它由扭轮摩擦传动机构、气体静压导轨及相关部件组成,是一种大行程高分辨率的新型驱动系统。     

考虑变质量因素研究内燃机轴系扭振

本文分析了内燃机曲柄连杆机构往复运动件的高谐次运动对轴系惯量变化和固有频率的影响,并对一多缸机轴系进行了扭振计算.指出,在研究变惯量系统时,只考虑往复运动件的简谐运动会带来较大误差.本文还对变惯量系统的共振现象进行了探讨.     

高速磁悬浮列车电磁场的模拟计算

采用有限元法研究了高速磁悬浮列车的悬浮和推进电磁场,重点研究了车辆在不同运行条件下悬浮力和推力的变化规律,并得出了经验公式。分析和计算结果表明,悬浮力和推力的大小与功角有关,并且由于定子齿槽和材料不连续的影响,悬浮力和推力都存在六倍频的波动。     

抑制磁浮轨道不平顺对悬浮系统影响的方法研究

磁浮轨道不平顺是磁浮悬浮系统的主要激扰源之一，其中又以轨道高低周期性不平顺对系统影响最大。这种激扰造成悬浮质量下降、稳定裕度减小以及舒适性降低等问题。为了研究该类型激扰对悬浮系统的影响，本文首先介绍了轨枕铺设、轨道梁距离这两个轨道周期性不平顺的主要来源，建立了带轨道周期性不平顺的悬浮模块模型。在此基础上，从干扰输入和系统输出的角度探究了轨道不平顺对悬浮系统的影响。以数值仿真的方式，分析了系统在额定车速下，当受到不同轨道波长激励下时的悬浮间隙波动输出。然后，结合唐山轨道不平顺功率谱，指出了车辆运行时候的敏感波长区域，从轨枕铺设和轨道梁架设距离两个方面提出了改进意见。最后，针对现有的磁浮轨道工况，从控制器设计角度研究了调整控制参数对抑制轨道周期性不平顺干扰的影响。     

考虑多轴应力与共振影响的随机振动疲劳寿命预测

目前工程上计算结构随机疲劳寿命时,仍经常采用基于单轴拉-压疲劳寿命(Stress-Number of cycles,S-N)曲线的应力寿命方法。虽然使用简单方便,但这种方法不仅忽视了单轴S-N曲线且不能准确反映结构在多轴应力状态下的疲劳,还忽略了随机振动中共振对结构疲劳寿命的影响,因此该方法在预测结构在随机振动下的疲劳寿命时与实际寿命往往有较大误差。对此引入三轴因子来反映结构在随机振动下的多轴应力状态,同时推广得到其在频域上的表达式,并在此基础上引入非线性函数,提出了一个新的随机振动疲劳损伤参量——多轴振动因子。新的损伤参量不仅同时考虑了结构随机振动下的多轴应力状态与共振对疲劳寿命的影响,而且该损伤参量形式简单,便于工程应用。利用新的随机振动疲劳损伤参量,得到了适用于随机振动下的多轴S-N曲线,从而建立了一种新的随机振动疲劳寿命预测方法。通过对7075-T6和LY12CZ铝合金缺口试件的随机振动疲劳寿命进行预测,结果表明该方法较准确地预测了两种缺口试件随机振动下的疲劳寿命。     

一类参数激励与强迫激励并存的非线性振动系统的分叉

本文用Ｌｉａｐｕｎｏｖ—Ｓｃｈｍｉｄｔ方法研究了同时受参数激励与强迫激励作用的非线性振动系统的亚谐分叉问题,用奇异性理论确定了等价意义下的分叉方程的形式,导出了必需的分叉系数,求出并且分析了１／２—１／２亚谐共振分叉方程的普适开折,画出了各个结构稳定域及分叉集上的响应图。