本文關(guān)鍵詞： 中低速磁懸浮列車 懸浮控制 磁通反饋 磁通傳感器 車軌耦合 耦合振動(dòng)　出處：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：懸浮控制是EMS型中低速磁浮列車的核心技術(shù)。目前,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的EMS型中低速磁浮列車的懸浮控制技術(shù)的穩(wěn)定性等基本問題已經(jīng)解決,懸浮控制技術(shù)研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向改善懸浮控制系統(tǒng)性能,提高工程應(yīng)用的穩(wěn)定性和可靠性。傳統(tǒng)的基于電流反饋的懸浮控制方法,參數(shù)穩(wěn)定范圍小、超調(diào)量大、系統(tǒng)帶寬可調(diào)范圍窄,在系統(tǒng)穩(wěn)定性能、跟蹤性能和抗干擾性能等方面有待進(jìn)一步改進(jìn)和提高。采用電流反饋控制方法的系統(tǒng)帶寬較寬,容易受到高頻信號的干擾,抗干擾能力較弱,車軌耦合振動(dòng)時(shí)有發(fā)生。為了克服傳統(tǒng)電流反饋控制方法的不足,考慮到懸浮力是關(guān)于磁通密度的單變量函數(shù),不存在與其他變量之間的耦合。因此將磁通密度信號引入控制系統(tǒng),對改善懸浮控制的性能會(huì)有很大的優(yōu)勢。本文圍繞磁通反饋在懸浮控制系統(tǒng)中的應(yīng)用展開研究,采用理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,全文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:[1]在單點(diǎn)懸浮系統(tǒng)建模過程中,以磁通信號作為狀態(tài)變量,建立了基于磁通反饋的EMS型單點(diǎn)懸浮控制系統(tǒng)模型。以此模型為基礎(chǔ),分析對比了磁通反饋控制方法與傳統(tǒng)電流反饋控制方法的優(yōu)劣。得出了磁通反饋控制具有參數(shù)穩(wěn)定范圍大、超調(diào)小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的結(jié)論。[2]討論了磁通信號的獲得方式。在眾多的磁通測量方法中,結(jié)合磁懸浮工程要求,采用電磁感應(yīng)積分方式獲得磁通信號。針對磁通信號延遲,分析了懸浮系統(tǒng)發(fā)生HOPF分岔的必要條件。為了提供更加超前的阻尼信號,提出了間隙-磁通雙環(huán)PIDB控制算法。[3]研究了磁通反饋控制方法對模塊懸浮系統(tǒng)雙點(diǎn)耦合和電磁鐵-軌道耦合等動(dòng)力學(xué)特性的影響。簡化了模塊懸浮雙點(diǎn)之間的幾何關(guān)系,定義了懸浮耦合度的概念,定量分析了模塊懸浮系統(tǒng)雙點(diǎn)之間的耦合程度,并設(shè)計(jì)了基于磁通反饋的模塊解耦控制器。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用磁通反饋解耦控制算法可以有效地抑制模塊懸浮雙點(diǎn)之間的耦合,提高了懸浮模塊整體的穩(wěn)定性和魯棒性。[4]建立了基于磁通反饋的車軌耦合系統(tǒng)模型,給出了車軌耦合系統(tǒng)穩(wěn)定性條件。分析得到了車軌耦合懸浮系統(tǒng)HOPF分岔存在的必要條件,為磁懸浮車輛車軌耦合控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的依據(jù),從而提高了懸浮控制系統(tǒng)抑制車軌耦合共振的能力。[5]建立了基于磁通反饋的PEMS控制系統(tǒng)模型。討論了永磁體厚度及磁通反饋增益對控制系統(tǒng)的影響,改進(jìn)了EMS系統(tǒng)的PIDB控制結(jié)構(gòu)使之適用于混合懸浮控制系統(tǒng),提出了定磁通PIDB控制算法。進(jìn)一步設(shè)計(jì)了零功耗控制器,懸浮平衡點(diǎn)可以根據(jù)零功耗平衡點(diǎn)自適應(yīng)調(diào)整,在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了混合懸浮系統(tǒng)零功耗運(yùn)行的目標(biāo)。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了磁通反饋控制方法有助于提高混合懸浮系統(tǒng)的可控性和穩(wěn)定性。本文研究工作以工程應(yīng)用為背景,經(jīng)過了唐山中低速磁浮實(shí)驗(yàn)線大量實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證,證明了理論結(jié)果的正確性與工程應(yīng)用的可行性,從而為懸浮控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工程化應(yīng)用提供了一定的參考價(jià)值。
[Abstract]:In order to overcome the shortcomings of the traditional current feedback control method , this paper studies the influence of the magnetic flux feedback control method on the stability and reliability of the suspension control system . In this paper , the influence of the thickness of the permanent magnet and the feedback gain on the control system is discussed . The influence of the thickness of the permanent magnet and the feedback gain of the magnetic flux on the control system is discussed .

【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U266.4;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1500068