基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法

针对传统电涡流传感器体积大、无法直接测量真实电磁间隙等问题,提出了一种基于电磁铁复合线圈的磁浮车悬浮间隙检测方法。首先,分析了悬浮系统等效电磁间隙检测原理,针对电磁铁和F轨表面高频涡流对复合线圈磁场耦合作用建立了复合线圈等效阻抗模型。其次,通过有限元仿真优化了复合线圈激励频率和复合线圈间隙检测系统结构以提高检测灵敏度,设计了谐振检测电路和信号解调电路有效抑制了悬浮系统与间隙检测系统之间的串扰。最后,进行了静态性能测试和悬浮实验,校正后的线性度为0.4%,恒定间隙时静态输出最大波动峰峰值为89μm,悬浮系统能够在给定间隙、阶跃扰动和偏移扰动的不同工况下稳定悬浮。实验结果表明,间隙检测的响应速度和检测误差均满足系统要求。

基于电磁铁附加线圈的悬浮间隙检测方法研究

针对传统电涡流间隙传感器体积大、易受环境电磁场影响、无法工作在电磁铁磁路通道中、不能直接测量真实悬浮间隙、不便于悬浮控制等问题,提出一种基于电磁铁附加线圈的悬浮间隙检测方法,通过在电磁铁铁芯端部铺设附加线圈可实现间隙值的测量。首先,建立磁阻效应和涡流效应共同作用下的附加线圈等效阻抗数学模型,分析结构一体化对附加线圈的电磁特性影响,优化附加线圈结构;然后,设计间隙解调方案,分析电磁铁线圈与附加线圈之间的干扰抑制原理;最后,搭建实验平台,对该方法在悬浮间隙为1~15mm时进行静态性能测试,最大输出波动为±0.09mm,在常用工作间隙3~12mm范围内,线性度为2.11%。利用该方法进行悬浮球实时闭环反馈控制动态实验,验证基于电磁铁附加线圈检测间隙的可行性。

基于OFDM的无线信号与电能反向同步传输方法

无线电能传输系统的稳定运行离不开信息传输技术的实现,该文针对无线信号与电能共享通道传输时存在耦合干扰及频谱利用率低的问题,提出一种基于正交频分复用技术(OFDM)的信号与电能反向同步传输新方法。该方法将电能载波等效为搭载全1信息的信号载波,采用OFDM技术实现信号的同步解耦与高速可靠传输时,即可减少电能传输过程对信号传输过程产生的串扰。电能通道采用串联谐振(S/LCC)补偿拓扑结构,使负载在一定范围内变化时输出电压稳定。松耦合变压器作为电能和信号传输的共同通道,可以同时、反向传输信号与电能两种不同频率的载波。首先介绍了系统的结构和OFDM基本原理;其次,对系统进行数学建模,分析研究信号与电能的传输特性;在此基础上,给出了信号调制与解调的设计方法。最后搭建电能传输功率为20 W、信号传输速率为85 kbit/s的实验平台,验证了所提方法的正确性。

磁浮车间隙传感器无线供电与信号同步传输方法

为满足磁浮车悬浮间隙传感器在供电和信号传输方面的需求,提出了一种无线电能与信号全双工同步传输方法.首先,建立悬浮间隙传感器无线能量与信号全双工同步传输系统,在能量回路中采用S/LCC补偿结构以实现稳压效果,并在信号接收回路采用LC并联支路抑制同侧信号载波干扰;其次,对系统电能传输特性和信号传输特性进行了分析;然后,重点分析了信号传输电压增益、能量传输对信号传输的干扰以及双向信号传输之间的串扰,得出系统参数对系统传输特性影响的规律;最后,搭建20 W的实验平台进行实验验证.实验结果表明:信号接收回路中采用的LC并联支路可有效消除信号之间的串扰,能量传输对信号传输影响较小,验证了所提拓扑结构可实现无线供电、传感器控制指令下发以及间隙信号上传的全双工同步传输.

基于PSO优化RBF-NN的磁浮车间隙传感器温度补偿

针对高速磁浮列车悬浮间隙传感器的温度漂移现象,建立了基于RBF(radial basis function)神经网络的间隙传感器温度补偿模型.通过对全局最优粒子执行梯度下降寻优,将粒子群优化算法与梯度下降算法结合得到一种寻优能力更强的混合算法,并将该方法用于RBF温度补偿模型参数优化,提高了间隙传感器的补偿精度,最后,使用现场可编程门阵列FPGA(field-programmable gate array)实现了该补偿模型并进行了实验.实验结果表明:该方法能够较好地对间隙传感器进行温度补偿,补偿后的传感器输出不受环境温度影响,全量程范围内最大误差为0.45 mm,8~12 mm工作间隙范围内误差为0.16 mm.

基于RBF神经网络和LS-SVM组合模型的磁浮车间隙传感器温度补偿

对磁浮车悬浮间隙传感器温度漂移产生机理进行了研究,提出采用组合预测的方法建立传感器温度特性逆模型进行温度补偿,根据传感器温度特性分别建立径向基函数神经网络(RBF-NN)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)温度补偿系统模型,通过在探头内布置PT1000铂热电阻检测探头温度,依据温度信号对传感器进行温度误差补偿。仿真结果表明组合模型能较好地拟合温度逆特性,组合补偿模型的输出不受工作温度的影响,全量程最大误差为0.14 mm,在工作间隙范围内误差小于0.05 mm,且组合模型的补偿误差优于单一模型补偿效果,该方法可有效消除温度漂移效应,并提高传感器的检测准确度,能够满足磁浮车悬浮控制系统要求。

VSC-HVDC送端换流器IGBT开路故障诊断方法

为了实现VSC-HVDC系统送端换流器IGBT开路故障的在线诊断,首先基于送端换流器拓扑结构得到了换流器开关函数模型,给出了基于开关函数的三相电压残差定义;然后推导了2类单桥臂IGBT开路故障和4类双桥臂IGBT开路故障下的三相电压残差计算公式,分析了IGBT开路故障的电压残差特征。基于此,通过设定电压残差阈值和IGBT故障标志,提出了基于电压残差的送端换流器IGBT开路故障诊断方法。最后,对所提诊断方法进行了半实物实验验证,实验结果表明,所提方法能够准确诊断出各类单桥臂IGBT开路和双桥臂IGBT开路故障,且具有一定的抗干扰性能。

基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制策略

针对采用传统线性滑模控制的电磁悬浮系统存在响应速度慢以及抗干扰能力差的问题,提出了一种基于自适应非奇异终端滑模的悬浮控制方法,该方法将自适应控制引入到终端滑模控制,结合滑模控制对扰动不敏感的优点,利用自适应控制对滑模趋近律系数进行在线自适应调节,改善悬浮系统的动态性能.首先,建立了电磁悬浮系统数学模型;然后,利用李雅普诺夫稳定理论证明了所设计控制器的稳定性;最后,进行了仿真和实验验证.实验结果表明:自适应非奇异终端滑模对信号跟踪具有更快的响应速度和更小的稳态误差,对峰峰值为2 N的正弦或锯齿干扰力气隙波动可限定在0.2 mm以内,进行0.1 kg加减载实验时气隙波动为0.6 mm,各项性能均优于终端滑模和线性滑模.

基于组合模型的悬浮间隙传感器齿槽效应补偿

齿槽效应是影响高速磁浮列车悬浮控制系统稳定性的重要因素,分析了悬浮间隙传感器齿槽效应产生机理,提出采用组合预测的方法建立传感器齿槽特性逆模型进行齿槽误差补偿,根据传感器齿槽特性分别建立RBF神经网络和LS-SVM齿槽补偿系统模型,通过齿槽位置检测线圈提供的补偿参考信号对传感器进行齿槽误差补偿。仿真结果表明组合模型能够较好地拟合齿槽逆特性,组合补偿模型的输出不受齿槽位置的影响,全量程最大误差为0.09 mm,在工作间隙范围内误差小于0.06 mm,且组合模型的补偿误差优于单一RBF或LS-SVM补偿效果,该方法可以有效地消除齿槽效应并提高传感器的检测精度,补偿后的传感器能够满足高速磁浮车悬浮控制系统运行要求。

基于S/LCC补偿的无线能量与信号反向同步传输系统

针对电感耦合无线电能传输系统中能量传输通道实现数字信号实时、反向传输问题,基于S/LCC型谐振拓扑结构,提出一种高频载波注入式的无线能量与信号反向同步传输系统。首先构建系统模型,从理论上分析能量传输通道和信号传输通道中的电路特性与电压增益。其次对能量传输和信号传输之间的串扰进行分析,得到系统参数对系统传输特性影响的一些规律。然后从兼顾能量传输和信号传输的角度进行参数设计,最后,搭建传输功率为20 W的能量与信号同步反向传输系统实验平台。实验结果表明:输出功率从10 W变化到30 W时,输出电压在额定电压的±5%内波动。在实现负载端电压相对稳定的基础上,信号传输具有高速率低误码率的优点,传输速率为200 kbps时,误码率仅为0.1%左右,验证了该系统的可靠性和有效性。

基于T-S模糊神经网络的齿槽效应补偿方法研究

针对齿槽效应带来的齿槽误差问题,提出在传感器探头内布设齿槽位置检测线圈,建立传感器齿槽特性模型和基于T-S模糊神经网络的齿槽补偿系统模型,依据齿槽位置信号对传感器进行齿槽误差补偿。利用附加动量的BP学习方法对网络进行学习和测试。仿真结果表明补偿模型的输出不再随齿槽位置波动,最大误差为±0.2 mm,该种方法可以有效地消除齿槽效应并提高传感器的检测精度,满足高速磁浮车悬浮控制系统要求。

高速磁浮列车悬浮气隙测量系统的设计

针对长定子直线同步电机驱动的高速磁浮列车,提出了采用特定的立体探头线圈来减弱定子轨道齿槽结构的影响,同时,抑制外界磁场干扰,以实现准确测量悬浮气隙。阐述了基于电感式传感器和现场可编程门阵列(FPGA)信号处理的悬浮间隙测量系统的硬件结构、工作原理及其信号处理方法。试验证明:该设计是可行的,能够满足高速磁浮列车控制系统的要求。

高速磁浮车间隙传感器非线性校正方法研究

高速磁浮车采用电感式间隙传感器测量悬浮间隙值,而这种电感式传感器的输入输出特性是非线性的;为了提高间隙测量精度,更好地满足悬浮控制系统的要求,必须对传感器的非线性进行校正;提出了利用径向基函数(RBF)神经网络建立间隙传感器特性逆模型实现非线性校正的方法,优化了网络结构和参数;通过对训练样本和测试样本的仿真验证,经11个隐节点的逆模型网络校正后传感器的线性度良好,线性度为0.34%,最大预测误差为0.068mm,完全满足高速磁浮列车悬浮控制系统要求。

高速磁浮车间隙传感器齿槽效应补偿方法研究

齿槽效应是高速磁浮车间隙传感器面临的一个特殊性问题。针对齿槽效应带来的齿槽误差问题,提出在传感器探头内布置齿槽位置检测线圈,采用径向基函数(RBF)神经网络建立齿槽效应逆模型,依据位置信号对传感器的输出进行齿槽补偿的方法。仿真结果表明:在2～20 mm范围内补偿器输出最大误差为±0.18 mm,该种方法可以有效地消除齿槽效应,并提高传感器的检测精度,满足高速磁浮车悬浮控制系统要求。

基于LabVIEW的磁浮车气隙传感器测试系统设计

磁浮车气隙检测常采用电涡流传感器，其在0-20mm量程范围内非线性严重，在实际工作时需要进行非线性校正，同时传感器工作环境恶劣，属于易损器件，需要经常检测维护。设计了一种气隙传感器测试系统，该系统以现场可编程门阵列（FPGA）作为控制核心，使用LabVIEW编写人机界面，实现了磁浮车气隙传感器输出特性的快速测试与在线校正。系统具有硬件结构简单、人机交互友好等特点。实验结果表明：该系统可方便监测传感器内部原始特性，经该系统校正后的传感器输出线性度良好，能满足磁浮列车悬浮控制系统要求。

基于WiFi通讯的磁浮车间隙传感器测试系统设计

针对磁浮车间隙传感器工作环境恶劣需要频繁地测试与维护的问题,应用无线通讯技术、虚拟仪器技术、数字信号处理技术,设计了一种基于WiFi通讯的磁浮车间隙传感器测试系统,该系统在原有磁浮车间隙传感器的基础上增加WiFi模块使传感器具有无线通讯功能,采用具有WiFi通讯功能的便携式PC机作为系统的监控终端,利用图形化编程语言LabVIEW编写监控终端的人机交互界面;测试结果表明:该系统工作稳定可靠、操作简便,实现了对间隙传感器特性的无线测试、存储、分析和非线性校正,非线性校正后的间隙传感器具有良好的线性特性,其输入输出特性达到了磁浮车悬浮控制系统的要求,可用于悬浮控制系统的闭环控制。

基于CAN总线的悬浮控制系统诊断系统设计

悬浮控制器作为磁浮车的核心,工作在高温强磁场的环境中,利用CAN总线对一节车体的20个悬浮控制器组网,采用DSP片内的eCAN模块作为CAN控制器,使用LabVIEW搭建上位机,实现了对各悬浮控制器数据的读取以及对各控制参数的修改,有效地降低了悬浮控制器的调试难度。系统具有结构简单、开发周期短、人机界面友好等优点。实验结果表明该系统可方便完成对悬浮控制器的调试和在线诊断,对磁浮车的安全运行有积极的意义。

基于WiFi和LabVIEW的绝缘子检测机器人检测系统

针对高压输电线路绝缘子检测中存在的效率低、自动化程度不够的问题,设计了一种绝缘子检测机器人自动检测系统,该系统采用步进电机为运动关节提供驱动,由FPGA作为主控制板CPU实现电机驱动控制、信号采集与无线WiFi通信控制,终端采用LabVIEW人机界面进行信号分析与监控。利用基于周期预测的端部识别方法机器人可以自主判断停车位置。实验结果表明,机器人正反两个方向都能稳定爬行,并能准确完成绝缘子串的电压分布检测,仅需要59 s即能完成10片绝缘子的电压分布自动检测,检测效率和自动化程度高。

基于FPGA的串口通讯设计

串行通信接口是一种主要的通信接口。本文设计了一个串口数据采集和处理程序。详细介绍了系统各个模块的具体设计方法,使用了硬件描述语言Verilog HDL进行编程,并使用Modelsim对实验结果进行了仿真,验证了用FPGA实现串行通信的可行性。

基于PSO-RBF神经网络的磁浮车悬浮间隙传感器非线性校正方法

针对磁浮车悬浮间隙传感器在0～20 mm范围内检测的非线性问题,建立了RBF(径向基函数)神经网络非线性校正逆模型,并采用粒子群算法对网络参数进行优化。仿真实验表明,所设计的PSO(粒子群优化)-RBF神经网络能够高精度地逼近传感器逆模型,经校正后传感器线性度可达0. 45%,全量程的检测误差小于0. 1 mm,能够满足悬浮控制系统的精度要求。