单磁铁悬浮控制系统反馈参数动力学特性分析

单磁铁悬浮系统是磁浮列车最简单,最基本的研究单元。为研究悬浮控制系统反馈系数对磁浮列车稳定性的影响,建立单磁铁—轨道—悬浮系统参考模型,推导单磁铁—导轨的动力学方程,引入状态反馈控制规律,推导出反馈控制规律中的各反馈系数对悬浮系统的物理意义,与普通二次振动模型相比发现,改变间隙反馈系数相当于改变悬浮刚度,速度反馈系数的改变相当于改变悬浮系统的阻尼,改变加速度反馈系数相当于改变悬浮系统的质量。最后从数学的角度设计单磁铁悬浮系统状态观测器,研究发现对于轨道不同频率的不平顺,观测器的反应有所不同,对于高频激扰,悬浮系统能够达到平衡状态,受高频激扰的影响较小,而对于低频激扰来说,悬浮系统会跟随激扰发生振动。

单磁铁电磁悬浮系统研究

从增强悬浮稳定性的目的出发 ,在对磁悬浮控制系统进行数学建模的基础上 ,提出了采用气隙变化、磁铁垂向位移变化速度和磁铁垂向位移变化加速度作为反馈控制量的具体控制方法 ,并在多体动力学软件SIMPACK中建立真实模型时考虑现实控制系统中轨道的激扰和控制器本身的干扰 ,最后通过对仿真结果的分析 ,得到控制的各项性能表现 。

单磁铁悬浮系统的数字控制

在建立单电磁铁悬浮系统的数学模型的基础上，运用Ｉｎｔｅｌ８０Ｃ１９６ＭＣ单片机和积分分离ＰＩＤ算法设计了数字控制器，并给出了实验结果。

单电磁铁悬浮系统的指数趋近律滑模控制

根据电磁场理论,给出了磁场力与气隙、电流之间的函数关系,建立了单电磁铁悬浮系统的二阶非线性状态方程。以电流为控制量,设计了一种滑模控制器。为了解决滑模控制在单电磁铁悬浮系统控制中的抖振问题,在滑模控制器中采用指数趋近律。该控制器不但能够保证悬浮系统的各个状态趋于设计值,而且能够保证抖振振幅值呈指数衰减。同时,基于Mat-lab软件,对悬浮系统进行建模仿真。仿真结果表明:该滑模控制系统具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。

Matlab/Simulink环境下单电磁铁悬浮系统的3种PID仿真

由于轨道不平顺变化会对悬浮系统有影响,选择适合于单电磁铁悬浮系统的PID控制仿真方法是悬浮控制系统设计中的一个很重要的问题。基于单电磁铁悬浮系统的数学模型,提出了3种PID控制仿真方法。利用Matlab/Simulink中的工具箱,通过仿真验证了3种PID控制系统的可行性。结果表明:与方法 1和方法 2相比,基于S函数的方法 3对轨道低频振动能实现有效地跟踪,且对轨道高频振动具有较强的抑制能力。该研究成果为解决单电磁铁悬浮系统的轨道不平顺问题提供了一种较好的仿真方法。

单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制

结合状态反馈精确线性化和线性鲁棒控制理论研究单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制问题,给出一种简洁实用的非线性鲁棒控制器设计方法,先用反馈精确线性化构造相应的线性系统的鲁棒控制策略,然后再用预反馈求出原非线性系统的控制律,最后证明该控制律对于单电磁铁悬浮系统具有鲁棒性.

模糊控制在单磁铁悬浮系统中的运用

针对常规的基于控制表查询的模糊控制器在动态控制过程不够平滑,而稳态时存在控制死区现象,提出一种论域嵌套和自调整因子规则算法的模糊控制,其在模糊控制策略中引入积分环节,构成Fuzzy-PI(或PID)复合控制。该复合控制策略在大偏差范围内采用模糊控制策略,在小偏差范围内转换为PID控制,由此消除稳态误差。

磁悬浮系统模型的研究

为了设计磁悬浮系统的单磁体控制器,必须建立系统的状态空间模型。分析了磁悬浮系统的工作原理,结合经典动力学和电磁学基本理论,利用Lagrange方程的一般形式导出系统的非线性运动方程,并通过在工作点附近的线性化处理,得到系统数学模型的状态空间描述。仿真结果表明,所提出的系统模型是可行且有效的。

单自由度磁悬浮系统的状态反馈控制

为了使单自由度磁悬浮系统的转子稳定地悬浮在平衡位置, 在建立系统状态空间模型的基础上, 对系统引入状态反馈及误差积分的控制。通过仿真, 系统的稳态误差为0, 获得了较好的动态和稳态特性。这表明, 引入误差积分控制的状态反馈闭环控制消除了系统稳态误差, 保证了系统稳定、准确控制的要求。

考虑轨道台阶干扰的磁悬浮系统动态特性分析

针对1.5千米中低速磁浮试验线上轨道台阶引发列车激烈振动的现象,建立磁浮列车单模块的两点悬浮控制模型,运用状态反馈控制算法,对磁浮列车以不同速度经过不同轨道台阶时的轨道状态、悬浮状态和悬浮特性进行比较分析,仿真结果与试验现象吻合,从而验证了该模型的准确性。

锥形电磁铁磁悬浮轴承控制系统的建模及其H_∞鲁棒控制器的研究(续)

介绍一种锥形电磁铁磁悬浮轴承控制系统的结构和控制原理 ;并对锥形电磁铁磁悬浮轴承控制系统进行建模 ;通过频域整定H∞ 鲁棒控制原理 ,设计系统控制器的数学模型 ;通过H∞ 次优鲁棒控制理论 ,利用MATLAB提供的鲁棒控制工具 ,设计出系统在H∞ 范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞ 次优状态反馈控制器 ;H∞ 鲁棒控制的优点是 :①不用选择加权函数 ,使设计简单 ;②H∞

基于误差积分性能指标的悬浮系统仿真分析

以磁浮列车悬浮系统为研究对象,结合动力学和电磁学方程,建立了单点悬浮电磁铁的数学模型,并采用PID策略对其进行控制。仿真结果表明,经过误差积分综合性能指标测试模型的优化后,所选PID参数的控制效果更好。这种方法比动态性能指标的计算更方便,为后续悬浮系统控制模型的调试提供了便利。

主动磁悬浮轴承控制系统设计

介绍了主动磁悬浮轴承系统的组成和基本原理。在建立单自由度主动磁悬浮轴承系统数学模型的基础上,分析了目前应用的PID控制器的不足,并提出了一种改进型PID控制器。仿真结果表明,这种控制器比目前应用的PID控制器有更优良的动态性能。

中低速磁悬浮列车电磁悬浮系统分析

本文对中低速磁浮列车的悬浮控制系统进行了分析,并以单磁铁悬浮控制系统为研究对象,建立了单磁铁反应吸力与控制电压关系的数学模型。

磁悬浮列车悬浮控制器设计

本文旨在实现磁悬浮列车的悬浮控制。首先,根据单电磁铁模型、反馈控制算法等理论研究,对悬浮控制进行了可行性分析。通过建立单电磁铁悬浮模型,分析得出了磁悬浮系统的传递函数,并选取PID算法作为核心的反馈控制算法。其次,围绕数字化悬浮控制的工程实现展开探讨。提出了数字悬浮控制器的软硬件设计方案。该数字悬浮控制器采用两片DSP处理芯片,并整合了若干外围模块,可完成信号的采集、控制算法的执行和控制信号的发生,具备较强的控制性能。

[软件]实现磁悬浮列车仿真

随着原油价格不断飙升,环境污染问题日益严重,政府和运输部门急需寻找一种方法来应对这些问题。磁悬浮技术就是一个很好的解决方法。磁悬浮列车依靠电力运行,承载乘客和货物,与卡车和飞机相比,更经济、快捷、安静和环保。磁悬浮系统采用特定轨道,不会占用太多空间。

弹性轨道上磁浮车辆动力稳定性判断方法

分析了EMS型磁浮车辆的动力稳定性,建立了简化的车轨耦合振动系统动力学模型,推导了轨道各模态单独作用下系统的时变线性化动力学方程。通过对方程的化简,得到系统状态矩阵和特征方程的相关系数,根据系统渐进稳定条件下系数之间的关系,推导了系统动力稳定应满足的基本条件,并给出了快速判断动力稳定性的判据。当判据值大于1时,系统稳定;当判据值小于1时,系统不稳定。研究结果表明:当6种工况的速度分别为100、180、260、340、420、500km·h-1,抗弯刚度分别为4.83×1010、3.86×1010、3.38×1010、3.38×1010、3.86×1010、4.83×1010 N·m2,轨道梁长度分别为24.8、22.4、20.4、20.4、22.4、24.8m时,求得对应的稳定性判据值分别为1.639、0.624、2.339、0.870、3.252、0.571,对应的Lyapunov特性指数分别为-3.580×10-2、2.443×10-1、-3.910×10-2、1.515×10-1、-5.471×10-2、1.939×10-1,工况1、3、5的稳定性判据值大于1,对应的Lyapunov特性指数小于0,系统是稳定的,工况2、4、6的稳定性判据值小于1,对应的Lyapunov特性指数大于0,系统是不稳定的,2种判断结果一致,因此,提出的判据是有效的。而且稳定性判据解释了随着车辆速度增加而出现共振的原因,揭示了车辆速度、车轨系统主要参数与磁浮车辆动力稳定性之间的关系,避免了高维动力学微分方程求解的复杂性,工程应用简便。