磁浮列车悬浮系统的Lagrange方程建模

分析了磁浮列车垂向悬浮系统的工作原理,采用Lagrange方程,结合动力学和电磁学基本理论,建立了以状态空间描述的单磁铁磁悬浮系统的垂向动力学模型。仿真结果表明,该建模方法是有效和可行的。     

中低速磁浮列车悬浮传感器信号传输

分析了中低速磁浮列车悬浮传感器信号传输的衰减、延时以及易受干扰等问题,并提出了解决方案。建立了信号传输系统的简化模型,并按照阻抗匹配原则确定了主要器件参数,防止信号长线缆传输时出现衰减畸变;分析了悬浮系统动态响应允许的传感器信号最大延时,设计并实施了基于振动台的对比测试;针对信号传输电磁环境特点,设计了滤波电路以及屏蔽和接地方案,通过了射频辐射感应抗扰度和脉冲群抗扰度测试。结果表明,悬浮系统动态特性不受信号串行通信延时的影响,所提出的解决方案能实现准确、及时、可靠的信号传输。     

EMS型高速磁浮列车导向控制系统及其仿真

为了保证高速磁浮列车沿轨道方向安全、可靠的运行,针对其导向控制系统建立了双电磁铁导向系统动态模型,设计了以电压、电流为受控对象的四种闭环控制器,并利用MATLAB/SIMULINK软件分析了各控制器的稳态性能和抗干扰能力.仿真结果表明:电流作为控制对象具有对非线性导向系统更好的模拟性,引入加速度反馈有利于改善系统的抗干扰性能,PID控制器设计方案具有相对更优的控制性能.     

磁浮列车悬浮系统的反步控制方法及实验研究

电磁铁的悬浮控制技术是磁浮列车最关键的核心技术之一.但是悬浮系统受到本质非线性和开环不稳定的影响,其控制器的设计一直存在难点和挑战.针对磁浮列车系统的稳定悬浮控制问题,设计了基于反步(Backstepping)法的非线性控制器.首先建立单点悬浮系统的非线性动力学模型,然后利用反步法将系统分成2个子系统并分别对每个子系统...     

基于CAN总线的中低速磁浮列车悬浮控制调试监控系统

为了便于监控悬浮控制器状态和现场调试,构建了基于CAN总线的悬浮控制调试监控系统,设计了CAN接口硬件电路、CAN通讯协议与CAN通信控制程序,并在上位机与悬浮控制器之间予以实现。     

基于神经网络逼近的磁浮列车动态悬浮控制

为了有效提高磁浮列车悬浮系统在负载扰动和轨道不平顺扰动下的动态特性,提出了一种基于Lyapunov稳定性分析的径向基神经网络逼近算法使悬浮间隙能够在有界范围内达到最优。首先,以悬浮负载为受控对象建立系统垂向动力学方程和电压控制方程,以此构造能够表征系统非线性的状态空间方程。其次,确定径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络基本结构,根据悬浮间隙误差约束条件和控制电流构造输入输出,并以此设计控制律保证所输出悬浮间隙能够在多种扰动的综合作用下持续稳定;再次,基于Lyapunov稳定性第二判据证明系统闭环稳定,能够在误差整定过程中使得间隙误差收敛于无穷小。最后,通过与目前应用较为广泛的比例-积分-微分(proportion-integral-derivative, PID)控制算法进行仿真对比,在非线性负载力和不平顺扰动下分析验证所提出控制算法的有效性。结果表明:所提控制算法比PID控制算法具有更好的鲁棒性。     

基于MAXWELL的瞬变电磁“8”字形发射线圈仿真分析

针对瞬变电磁技术在工程应用中易受干扰、探测结果不准确的问题,本文提出了一种瞬变电磁“8”字形发射线圈方案。采用MAXWELL仿真软件对瞬变电磁“8”字形发射线圈和方形发射线圈进行了仿真分析,通过对比“8”字形发射线圈和方形发射线圈在不同大小电流情况下产生的磁场分布发现,“8”字形发射线圈在远距离位置具有较强的聚焦性,在近距离位置能产生明显大于方形线圈的磁通密度。所以“8”字形发射线圈对增强瞬变电磁超前探测的抗干扰能力和提高探测结果的准确度具有重要作用。     

不同风向角对高架运行磁浮列车气动特性影响分析

为了研究横风对高速磁浮列车运行安全的影响,本文基于三维、定常、可压N-S方程,对不同风向角作用下高速磁浮列车在复线高架桥运行的气动特性进行数值计算,并对列车表面压力、周围流场及气动力进行分析.结果表明：1）风向角越大,列车车体两侧的压差越大. 2）当风向角为0°时,尾涡具有明显的对称性,且强度及尺度都较小;当风向角为90°时,尾涡呈现明显的非对称性,且强度和尺度较大. 3）当车速一定时,列车气动载荷基本随风向角增大而增大,头车侧向力最大,尾车升力最大.气动力的最不利风向角范围集中在60°～90°.本文研究结果可为提高磁浮列车大风环境下安全运行提供理论指导和技术支撑.     

具有径向基网络加速度反馈的磁浮列车悬浮系统滑模控制

为了保证磁浮列车的悬浮稳定性,研究了悬浮系统的主动控制问题。首先,基于磁浮列车单电磁铁最小悬浮单元建立了对应的电流控制数学模型,并结合仿真说明了比例?积分?微分（PID）控制算法对非线性负载等时变干扰非常敏感的问题;然后,提出了一种采用分岔理论稳定性证明的滑模控制方法,并结合径向基函数（RBF）神经网络的参数自调整功能构建了具有振动抑制的悬浮控制模块,有效地抑制了电磁铁振动;最后,通过构造Simulink控制模型并搭建单电磁铁悬浮试验平台进行仿真和试验。结果表明：电磁铁振动对悬浮性能的影响尤为明显,所提出控制算法能够在复杂扰动存在的情况下对电磁铁振动进行有效抑制,并提高悬浮系统的动态性能。     

基于强化学习的电磁悬浮型磁浮列车悬浮控制

为了保证磁浮列车的安全、可靠运行,研究了悬浮系统在参数摄动条件下的悬浮控制问题。首先,对电磁悬浮（EMS）型磁浮列车的基本悬浮单元建模,给出了电流控制模型;然后,建立了悬浮系统的强化学习环境以及软演员-评论家（SAC）智能体,并设计了加速训练的奖励函数与“吸死”处理方案;最后,提出了基于强化学习的悬浮控制方法。与传统比例-积分-微分（PID）控制方法的对比结果表明,本方法具有更快的动态响应,在损失50%线圈匝数或磁极面积变化时具有更好的跟踪精度。     

负载扰动下磁浮车辆多点悬浮建模与控制

以同济大学磁浮交通工程技术研究中心研制的低速磁浮车辆为研究对象,研究非线性时变扰动下多点悬浮的控制算法设计及优化问题。建立多点悬浮的非线性数学模型,并基于交叉耦合控制算法对各个悬浮点的输出误差进行补偿。与单点比例-积分-微分(PID)控制算法的比较结果表明,基于交叉耦合的反馈控制算法,能够克服以往基于假设完全解耦设计出的控制算法的不足,具有较高的控制精度和较强的鲁棒性。最后,通过试验验证负载扰动下交叉耦合反馈控制算法的有效性。     

基于Youla参数化的高速磁浮列车悬浮系统控制与优化设计

为了解决高速磁浮列车悬浮系统长期运行过程中面临的性能退化问题,通过悬浮系统的复杂动态特性分析,基于控制器Youla参数化形式,提出了一种即插即用的悬浮系统控制与优化模块化架构,并设计了基于残差驱动的在线优化算法。仿真结果表明,设计的控制与优化架构以及在线优化算法有效地提高了悬浮系统对未知扰动的鲁棒性和适应能力。     

磁悬浮列车测速定位技术

分析了国内、外磁悬浮列车中采用的测速定位技术的基本原理和特点，结合我国高速磁悬浮列车的研究现状，讨论了制订列车测速定位方案的基本原则，并提出了现阶段测速定位的实施方案及其需要解决的关键技术．最后，展望了列车测速定位技术的发展趋势。     

熔融织构高温超导球的磁悬浮滞回性质

研究了悬浮于永磁圈之上的熔融织构（MTG）高温超导球所受到的悬浮力的列态和动态性质,通过实验,检查了悬浮力滞回性的物理本质,揭示了高温超导磁悬浮体系动力学滞回与电磁带回的等价性。     

基于人工智能负载估计系统的磁浮列车垂向振动主动控制

提出了基于人工智能负载估计系统的磁浮列车悬浮系统主动控制方法。给出单点悬浮数学模型,并基于劳斯-赫尔维兹判据证明该模型开环不稳定;考虑负载特征和实时悬浮变化,利用多层人工神经网络对悬浮系统控制量的输出进行主动控制;采用非支配排序遗传算法(NSGA)对系统参数进行优化。结果表明:所提出的控制方法具有较好的鲁棒性,在较大负载扰动时仍然能够保持相对较小的误差。     

基于V型轨道的电磁悬浮列车的悬浮导向技术

提出一种基于V型轨道的电磁悬浮(electro-magneticsuspension,EMS)型磁浮列车结构,该结构采用一套车载磁体及地面长定子线圈实现悬浮导向和牵引功能.首先,建立该结构列车平面运动的动力学模型,分析得出其含悬浮、导向和滚动运动在内的开环系统是不稳定的,但均可控.其次,根据其悬浮运动独立,而导向和滚动运动相互耦合的特性,提出独立设计悬浮控制器、导向和滚动控制器的控制策略.最后,针对某设计例构造反馈控制器.仿真结果表明,悬浮、导向及滚动运动都可实现稳定控制,同时验证了基于V型轨道由一套磁体同时实现悬浮导向和牵引的可行性.     

高速磁浮列车悬浮间隙仿真预测

基于长短时记忆（LSTM）神经网络提出了一种可用于高速磁浮列车的电磁铁悬浮间隙预测方法。考虑高速磁浮列车运行过程中受到的气动荷载,建立了列车仿真模型并计算列车的动态响应;通过PyCharm建立LSTM神经网络,并以高速磁浮列车仿真模型计算结果为样本集,构建了高速磁浮列车电磁铁悬浮间隙预测模型。最后,通过对预测模型计算结果和评价指标进行评判,验证了所提出的电磁铁间隙预测算法的准确性。     

磁浮列车运行控制系统二维速度防护曲线仿真

速度防护是轨道交通列车自动控制系统中最主要的控制策略 .结合高速磁浮列车的运行特点 ,提出了二维速度防护曲线的概念和原理 ,对高速磁浮列车在强制制动条件和惰性条件下的速度曲线进行了计算 ,给出了高速磁浮列车二维速度防护曲线的一种实用算法 ,并在C语言环境下对其进行了数值仿真     

磁悬浮列车电力拖动技术的创新及发展趋势

磁浮列车用直线电动机产生牵引力．利用磁悬浮装置产生磁浮力．利用电磁力产生导向力．这样磁浮列车能在轨道上方浮起滑行。磁浮列车不会产生噪声和振动．具有安全高效等优点。本文分析磁浮列车在电力拖动技术方面的创新及其发展趋势。