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。     

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...     

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。     

EMS磁浮列车的轨道共振和悬浮控制系统设计

主要从悬浮控制系统设计的角度来解决磁浮列车的轨道共振问题,研究鲁棒状态观测器的设计,讨论观测器参数的选择方法。仿真和实验的结果表明,所设计的悬浮控制系统可以消除轨道共振,实现磁浮列车的稳定悬浮     

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LQR控制算法的双层混合隔振系统优化设计

针对基于LQR控制算法设计的控制器并不能实现混合隔振系统的全局优化问题的现状,提出了邻域繁殖遗传算法双层隔振系统进行优化设计的方法,并对基于LQR控制算法的双层混合隔振系统进行了多目标优化设计和分析。结果表明:双层混合隔振系统在降低系统力传递率的同时,并没有加剧机械设备振动,从而为混合隔振系统优化设计提供了一种思路。     

电传动车辆牵引电机弱磁控制与半实物仿真

为使车用牵引电机在弱磁控制模式下的输出转矩跟随电机最大输出能力,在采用基于磁链的定子电流控制方法的基础上,提出一种最优转矩控制算法,实现时间最优控制,提高系统响应的快速性。基于dSPACE构建了快速控制原型半实物仿真系统,对控制算法进行了多种工况下的仿真试验验证。试验结果表明：该控制系统能够快速、无差地跟踪速度给定信号,实现弱磁区转矩优化控制。     

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。     

一种基于反步法的导弹高度控制器设计

为提高导弹低空飞行时高度控制系统的性能,根据所建数学模型的特点,设计了一种基于反步法的输出控制器,利用Lyapunov理论对系统的稳定性进行了分析,并通过对导弹纵向通道的数字仿真,验证了控制算法的有效性和系统跟踪指令的精确性。     

磁浮系统模型中用弹簧阻尼器替代控制器的等效性分析

在磁浮列车系统研究领域中,为简化计算许多文献将悬浮控制器等效为弹簧阻尼器。而对该方法的有效性,及其结果的可信度都没有做出进一步的分析。从数学模型上分析了弹簧阻尼器系统与控制系统的本质区别,并从稳定性、动态响应特征以及高频激励响应三个方面讨论了这种区别对系统性能的影响。以国防科大磁悬浮列车为被控对象进行了仿真分析,验证了两者之间的差异,说明弹簧阻尼器与控制器是不等效的。     

电驱动履带车辆带约束广义预测速度控制

电传动履带车辆存在的参数非线性时变性强、惯量大,路面阻力容易受强扰动等特点,采用传统的PI控制容易产生较大的超调,降低暂态控制性能,传统的滑模控制算法难以克服常值扰动,消除稳态误差,易引起输出量剧烈抖振。针对上述问题,设计了广义预测速度控制器,结合电机饱和特性,对控制量进行了约束。仿真实验表明,所设计的控制算法能够克服系统参数非线性时变、路面扰动因素的影响,且跟踪准、响应快、超调小。     

改进的广义预测控制设计与仿真

改进的广义预测控制算法保留了广义预测控制算法的基本特征和优点,另外,此算法中考虑了被控对象的纯延时。针对火电厂锅炉燃烧控制系统具有非线性、大滞后、强耦合、强干扰等特点将改进的广义预测控制应用于锅炉燃烧控制系统中。该方法先利用预测模型得到系统未来时刻输出,然后将设定输出和预测误差变化率作为自适应控制器的输入,控制器利用遗忘因子递推增广最小二乘法推理得到控制输出。仿真实验表明,这种方法可以提高系统的动态性能,比广义预测控制算法具有更好的控制品质,它将会有较好的工程应用前景。     

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。     

车辆悬挂系统的主动优化控制器设计及仿真

基于特征结构配置参数化结果,提出了车辆悬挂系统的主动优化控制器设计方法。该方法直接基于车辆悬挂系统的参数矩阵,便于工程应用。车辆悬挂系统的仿真实例表明所提主动优化控制器设计方法简单且有效。     

一种新型军用电源智能充电机控制算法

军用电源充电机是一个多参数、时变的非线性系统,传统的PID控制算法难以在线调节达到优化充电曲线的目的。针对该问题,提出了一种基于模糊和免疫机理的自适应PID控制算法。该算法通过模糊免疫反馈机理对PID控制的比例系数进行实时调整,采用模糊自适应控制器对PID控制的微分、积分时间常数进行在线整定。仿真结果表明,该算法具有响应时间短、超调量小,鲁棒性强等特点,极大地改善了系统的适应能力,达到了优化充电曲线的目的。     

磁浮轨道不平顺对悬浮系统影响的抑制方法

为了研究磁浮轨道不平顺对悬浮系统的影响,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轨道不平顺对悬浮系统的影响。以数值仿真的方式,分析系统在额定车速下,受到不同轨道波长激励时的悬浮间隙波动输出。结合唐山轨道不平顺功率谱,指出车辆运行时的敏感波长区域,从轨枕铺设和轨道梁架设距离两个方面提出改进意见。针对现有的磁浮轨道工况,从控制器设计角度研究调整控制参数对抑制轨道周期性不平顺干扰的影响。     

子空间预测控制在固体氧化物燃料电池中的应用

为使固体氧化物燃料电池(SOFC)输出满足一定约束的稳定电压、提高其输出功率跟踪性能,采用文献中给出的SOFC动态模型,设计了基于子空间矩阵的预测控制器。将子空间辨识和预测控制算法结合起来,直接从开环输入输出数据获得预测控制器的控制矩阵,而不须经过中间参数模型辨识的步骤。仿真结果验证了所提子空间预测控制算法(SPC)的实用性。     

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。     

基于模糊PID算法的泵控马达系统恒转速控制

行车取力发电技术的核心问题是实现变转速泵控马达系统输出转速恒定。由于泵控马达系统输出转速存在线性波动现象,为实现其恒转速控制,提出一种权重系数是简单函数的模糊PID控制算法。通过分析含权重系数的模糊PID控制器解析结构,推导出其解析表达式。利用FPGA设计该控制器,并搭建泵控马达调速系统实验平台。对系统输出转速波动进行仿真分析,归纳出系统输出转速波动规律。实验表明在输入转速时变和系统负载突变情况下,系统输出转速波动量最大为80 r/min,超调量小于3.5%,调节时间最大为2 s,达到了国家Ⅲ类发电要求。