基于预先补偿和全状态反馈控制的车-轨耦合振动抑制

以高速磁浮列车为研究对象,探讨了弹性轨道下的车-轨耦合振动问题。建立了能反映实际问题的车-轨耦合最小悬浮单元模型,并进行了开环系统稳定性和耦合振动机理分析。以弥补比例-积分-微分（PID）控制器有效信息利用不足为出发点,设计了基于预先补偿的全状态反馈控制器。通过仿真分析了反馈增益矩阵对系统跟踪性能和振动抑制能力的影响,提出了适当降低对悬浮间隙的要求换取振动抑制能力提升的思路。进一步分析了反馈系数对悬浮系统性能的影响规律,基于此得到了优化的预先补偿和全状态反馈控制框架。最后,通过实验验证了基于预先补偿的全状态反馈控制对抑制车-轨弹性耦合振动的有效性。     

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。     

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。     

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。     

高速磁浮列车通过隧道群时的压力波特性

为了探明隧道群效应对车体和隧道结构气动安全的影响,采用数值模拟的方法研究高速磁浮列车通过不同间距隧道群时的压力波特性,并与通过短隧道和长隧道时的压力波特性进行比较。研究结果表明：列车通过隧道群时,耦合气动效应对列车车体的影响大于其对隧道的影响,当隧道间距为0.2倍车长时,车体表面最大压力幅值比通过短隧道时的大14.7%,比通过长隧道时的大16.3%;随隧道间距增加,车体表面最大压力幅值呈阶梯下降趋势,当隧道间距从0.2倍车长增加至1.0倍车长时,车体表面最大压力幅值降低10%左右,而隧道表面压力幅值的变化小于2%。     

低速磁浮列车悬浮系统动力学建模及非线性控制

以国家磁浮交通工程技术研究中心的低速磁浮列车为研究对象,探讨了外界扰动、非线性和时变性条件下悬浮控制系统的设计问题.首先建立悬浮系统非线性数学模型,并搭建悬浮系统仿真平台.然后设计线性PD(proportion differentiation)控制律,仿真表明其性能依赖参数的选取,对扰动敏感,鲁棒性弱.为提高悬浮控制器的鲁棒性,由可变边界层和指数趋近律出发,导出改进型的滑模控制律.用Lyapunov法证明其稳定性.仿真结果表明该控制律动态性能好,控制精度高,鲁棒性强,且能有效抑制系统颤振.最后通过整车试验证明所提出的改进型滑模控制律的有效性.     

磁浮列车用悬浮电磁铁温度场三维建模与仿真

近年磁浮列车尝试采用电励磁和永磁混合悬浮电磁铁,来取代传统的纯电励磁方式,达到减小悬浮损耗、提高列车承载能力的目的.高温下永磁体的不可逆退磁特性,是混合电磁铁设计时必须考虑的问题.通过对混合电磁铁的结构分析,建立了合理的数值仿真模型.选择边界条件,并根据边界条件的不同进行合理的实体分割建模,仿真分析了混合电磁铁三维温度场特性,包括电磁铁最高温度、钕铁硼永磁体的温度分布,并与二维仿真计算进行了对比.针对一实际工程样车用电磁铁的仿真计算和实际测斌表明,三维温度场仿真计算准确,符合实际恃况.     

磁悬浮系统网络化控制器的设计与实现

以磁浮列车悬浮控制系统为对象,提出了网络化悬浮系统的控制方案,建立考虑网络时延下的悬浮控制系统模型,设计了基于模型的控制算法以对网络诱导时延进行补偿,建立网络化悬浮控制系统的硬件平台,并以单模块悬浮系统为对象进行了实验,仿真分析和实验表明了网络化悬浮控制系统的可实现性和控制算法的有效性.     

电磁型磁浮列车的依从控制方法分析与仿真

针对单纯改变间隙或电流难以适应磁浮列车重量变化范围大的问题,提出一种同时调节稳态间隙和电流的依从控制方法,研究了调节规律应满足的约束条件,基于线性调节规律设计了依从控制器,比较了它与定间隙控制器和定电流控制器之间的区别,并通过仿真分析不同控制方法对间隙和电流的调节效果,验证了采用依从控制器能够减小稳态间隙和电流的变化量,克服现有控制器存在的不足.     

考虑轨道不平顺的高速磁浮列车导向系统控制器设计

为了降低轨道随机不平顺对高速磁浮列车导向系统的影响,研究了轨道随机不平顺影响下的导向控制器设计方法。在介绍导向系统结构的基础上,推导了导向系统的数学模型;基于该模型,分析了轨道随机不平顺对导向系统的影响。采用成熟的最优控制理论,通过将轨道随机不平顺引入控制器的性能指标,给出了考虑轨道随机不平顺的导向控制器设计方法。通过仿真表明,这种控制器减小了轨道随机不平顺对导向系统的影响,取得了期望的控制性能。