空心和Halbach永磁直线同步电机的牵引力和法向力分析

针对由空芯线圈和Halbach永磁结构组成的直线同步牵引电机,提出其牵引力和法向力的一种解析计算方法。首先从相同结构的旋转电机出发,推导得到其牵引力和法向力的解析计算公式;然后,将所得结果推广到直线电机结构,得到基于空芯线圈和Halbach永磁结构的直线同步电机牵引力和法向力的计算方法。所得解析解的有效性由有限元分析软件Ansoft Maxwell得到验证。此方法为基于空芯线圈和Halbach永磁结构的直线同步电机的结构设计和性能分析提供了基础。

磁浮列车搭接结构的非线性解耦控制

磁浮列车的搭接结构是一个多输入多输出的非线性系统,对该系统进行稳定控制是确保磁浮列车可靠性的关键.本文采用微分几何方法对系统解耦;采用反馈线性化方法对解耦后的系统进行线性化,确保了系统的全局稳定性;对线性化之后的系统采用极点配置的方法进行控制律设计,使系统的动态性能达到一定的指标;最后给出了应用此方法的一个实际例子.

磁悬浮系统的非线性PID控制

在磁悬浮控制系统中采用线性PID控制方法时,如果只是靠增加比例反馈来提高系统的刚度,很可能降低系统的性能,有时甚至会引起系统不稳定。为了提高PID控制方法的刚度,同时又不影响系统的性能,提出了一种非线性PID反馈控制方法。线性PID控制方法的控制量是通过位置和速度的线性组合来求取,而非线性PID控制的控制量是通过位置和速度的非线性组合来求取,因此采用位置和速度信号的指数组合形式来求取控制量。非线性PID控制方法相对于线性PID控制方法的最大优势是其刚度大、抗外力冲击能力强。实验结果验证了非线性PID控制方法的优越性。

磁悬浮列车的双环控制

为了增强控制系统对磁悬浮列车系统参数变化的适应性,将磁悬浮系统分为电流环和位置环进行控制。对于电流环系统,采用模型参考自适应控制方法进行控制,使得在电磁线圈参数变化的情况下,电流环的性能能够保持稳定,这样就将三阶非线性磁悬浮系统降阶为二阶系统;对于二阶系统,首先采用反馈线性化控制方法将系统线性化,然后采用PD控制算法进行控制,从而确保系统在不同工作点处的性能一致。仿真实验结果证明,该方法使磁悬浮列车的适应能力得到了明显的提高。

悬浮间隙微分在磁浮列车系统中的应用

为了解决磁悬浮列车系统中普遍存在而难以解决的车轨耦合振动问题,以磁悬浮列车的车辆-轨道模型为研究对象,分析在普通反馈控制规律作用下容易产生车轨耦合振动的原因,提出并实现了在普通反馈控制规律的基础上,引入电磁悬浮间隙的微分信号来抑制车轨耦合振动的方法。考虑到实验过程中,由于噪声的影响,微分信号难以准确获取,介绍了一种能够抑制噪声的微分信号求取方法,给出了实验和仿真结果,验证了本文提出的控制方法的有效性。

磁悬浮系统的非线性控制

针对普通线性化控制方法不能满足磁悬浮系统的全局稳定的问题,研究了基于非线性磁悬浮系统模型的精确反馈线性化控制算法设计方法。建立了磁悬浮系统非线性模型,利用状态反馈将系统精确线性化,然后通过极点配置,按照动态性能设计指标计算出控制参数,得到符合工程实践要求的反馈算法。仿真和实验证明了这种控制方法能够保证磁悬浮控制系统的动态特性,同时具有较好的抗干扰能力。

弹性轨道上的磁悬浮系统控制方法研究

为了解决磁悬浮列车系统的车轨耦合振动问题,建立了磁悬浮系统的车轨模型,将非线性磁悬浮系统进行了反馈线性化。以线性化之后的系统为研究对象,分析了常规的状态反馈控制方法容易引起车轨耦合振动的原因,提出了一种抑制磁悬浮系统车轨耦合振动的方法,有效地抑制了磁悬浮列车的车轨耦合振动。仿真结果验证了该方法的有效性。

一种适应轨道曲线变化的磁悬浮控制算法

磁浮列车处于不同轨道曲线上时,系统的数学模型会发生变化,这会影响列车的悬浮性能,从而限制磁浮列车的行驶速度;采用加速度计输出和间隙二次微分组合反馈的非线性控制方法,解决了系统模型变化的问题,消除列车在不同轨道曲线上性能改变的不利影响,保持列车悬浮性能不变;仿真结果验证了所采用的控制方法的有效性。

磁悬挂天平的双环控制

对磁悬挂天平的双环控制系统进行了详细的分析和设计 ,并对设计的结果进行了仿真分析 ,仿真结果表明磁悬挂天平的双环控制系统具有良好的动态性能。

磁浮列车的非线性自适应控制

磁浮列车的非线性自适应控制,采用精确线性化与数字控制相结合,在得到系统参数同时考虑列车模型参数的时变性。其精确线性化步骤含:求解微分方程、定义反馈控制及反馈线性化后的新坐标。该控制系统通过两个主导极点,使系统性能满足要求,再根据实际经验,在远离主导极点处设第三极点,使系统性能由主导极点决定。

非线性磁悬浮系统的稳定性分析

非线性磁悬浮系统的稳定性分析,通过电磁铁动力学和电磁线圈的电压平衡方程,建立磁悬浮系统基本模型。求出系统奇点后,通过系统线性展开求出系统矩阵。用 PD 控制外加电流反馈量,将控制规律带入系统模型方程组求出矩阵的特征方程,由劳斯判据得知非线性系统稳定的位置反馈系数及取值范围。

磁悬浮系统的双环自适应控制器设计与仿真

研究了基于机械和电气两种结构的磁悬浮系统的自适应控制方案,实现了双环磁悬浮控制系统的稳定悬浮。根据电磁铁动力学方程和电磁线圈的电压平衡方程,建立了磁悬浮系统基本模型。对系统中的电气部分和机械部分采用不同的控制方法:电气部分采用模型参考自适应控制的方法,加快电流上升的速度,使电流环性能达到设定指标;机械部分简化模型建立在电气自适应控制的基础上,针对系统参数的慢变特点而采用自校正控制方法,给出了能够自动跟踪系统参数,尤其是悬浮质量变化的稳定悬浮自适应控制算法。仿真和实验结果均证明这种控制方法能够使电流环快速跟踪给定信号,保证此悬浮系统能够很好地适应悬浮质量发生突变的情况,具有一定的实用价值。

磁浮列车的非线性解耦控制

为了提高磁浮列车悬浮方向的可靠性,磁浮列车采用特殊的搭接结构系统,使得每一个物理悬浮点由2个控制点进行控制,当其中一个控制点失效时,系统依然能够通过另一个控制点实现稳定悬浮。由于同一搭接结构上的2个控制点之间具有比较强的力耦合作用,因此这样的控制点不能简单作为单悬浮点进行悬浮控制,而应考虑两者之间的耦合作用。为了实现搭接结构的稳定悬浮,本文采用非线性反馈解耦的方法对系统模型进行解耦并线性化,确保了系统的全局稳定;然后对解耦线性化之后的系统采用极点配置的方法进行控制参数设计,使系统的动态性能达到一定标准;用实验和仿真结果验证了本文方法的有效性。

磁悬浮系统的降阶自适应控制

在磁悬浮系统的模型参数变化的情况下,为了保证系统的动态性能保持不变,设计了降阶自适应控制方法。根据电磁铁动力学和电磁线圈的电压平衡方程,建立磁悬浮系统基本模型。采用电流环校正方法,将电流环时间常数尽量减小,使其在低频信号段可等效为普通比例环节。在此基础上,采用自适应控制算法,使闭环系统的动态性能满足要求。仿真和试验均证明该方法不但能够满足系统的动态特性要求,而且能够满足系统的实时性要求。

关于正确处理研究生与导师关系的思考

研究生教育采用导师制,研究生与导师的关系是影响研究生教学质量的重要因素。针对培养全面发展的高层次创造型人才的目标,对研究生与导师之间存在的一些普遍问题进行分析,从消除不满情绪、经常联系导师、争取导师信任以及注重自我展现等四个方面对研究生如何融洽的处理与导师的关系提出建议。

磁悬浮系统的简单自适应控制

利用动力学和电磁学方法建立了磁悬浮系统的模型,利用劳斯判据得到了系统稳定的控制参数的范围。给出了一种简单的自适应控制方法和实验数据,最后详细介绍了控制系统的硬件结构以及算法的具体实现。

磁悬浮系统车轨耦合振动研究

该文首先建立磁悬浮列车系统的车轨耦合模型,为了确保系统的全局稳定,利用状态反馈方法对磁悬浮非线性系统进行精确反馈线性化。分析了在常规反馈控制规律下,磁悬浮列车系统产生车轨耦合振动的原因。由于系统可控,如果对系统采用全状态反馈控制,可以将系统极点设置在任意位置。该文从实际的实验角度出发,考虑到并不是所有的磁悬浮系统的状态都可以获取,因此只能在常规控制规律基础上引入电磁铁的垂向速度作为控制量,实验证明:这一做法对磁悬浮系统的车轨耦合振动起到了很好的抑制作用。最后仿真说明了该文提出的控制方法对抑制磁悬浮系统车轨耦合振动的有效性。

关于《鲁棒控制》课程教学的思考

《鲁棒控制》课程理论性强,在不断涌现的问题面前,学生难以保持学习的主动性;加之课程颇为抽象,学生课上对知识的理解往往不够深入,后期效果欠佳。针对这些问题,围绕培养学生学习积极性,提高鲁棒控制课程教学质量,作者结合授课经验,提出对该课程的教学的三点思考:准确定位课程授课目标、有针对性地讲解相关基础知识及明确课程学习目标。

磁通密度反馈在磁悬浮系统中的应用

对于磁悬浮列车的悬浮控制,如果取悬浮间隙、电磁铁速度以及电流为状态变量进行反馈控制,在实验中控制参数的稳定区间较小,不易寻找控制参数的稳定区间,而且控制参数之间的影响比较严重;采用悬浮间隙、电磁铁速度以及磁通密度作为状态变量进行反馈控制的方法可以解决上述问题,便于实际的调试工作。仿真结果证明了第二种方法的有效性。

磁悬浮系统的模型参数辨识研究

为提高磁悬浮系统建模的准确性,对磁悬浮系统开展模型参数辨识研究。在建立系统数学模型的基础上,为简化分析问题的复杂度,采用电流环技术对系统进行降阶,加快电流的响应速度,从而把系统分解为2个独立的部分,即动力学部分和电气部分,并求出了动力学部分和电气部分的线性回归方程。通过试验证明了辨识方法的有效性。