基于TNESO的PMSLM分数阶自抗扰控制

线性自抗扰控制(LADRC)以结构简单、易于实现且抗干扰能力强的特点在永磁同步直线电机(PMSLM)中得到广泛应用,但电机启动和负载突变会导致LADRC系统中的线性扩张状态观测器(LESO)扰动估计精度下降。为此,提出一种基于时变增益非线性扩张状态观测器(TNESO)的PMSLM分数阶自抗扰控制策略。结合LESO和非线性扰动观测器(NDOB),并根据误差与增益的关系构建动态增益函数,设计新型状态观测器TNESO;在此基础上,以分数阶PDμ控制律代替线性状态误差反馈控制律(LSEF),建立改进型自抗扰速度控制系统,以进一步提高电机控制的实时性和鲁棒性。仿真与实验结果表明:所设计的速度控制系统可以有效减少直线电机启动、负载突变时的观测响应时间,抑制观测初始时刻扰动峰值,从而满足高性能的PMSLM速度控制要求。

城市轨道交通直线电机系统工程适应性研究

北京城市轨道交通加密线路敷设于城市中心区,与多条轨道交通线路交叉,且周边建构筑物林立,管线复杂,控制选线的因素众多,采用旋转电机的传统地铁轮轨系统难以满足工程要求。为了解决北京城市轨道交通加密线系统选型问题,以北京轨道交通28号线为例,分析了轨道交通加密线路路由曲折、道路转弯半径小、站间距小、换乘站多等基本特征,结合直线电机系统通过性能强、非黏着牵引等技术特点,从运输能力的适应性、平面小半径曲线的适应性、纵断面大坡度的适应性、与周边环境的适应性等方面,对轨道交通加密线路采用直线电机系统的必要性及工程适应性进行综合分析,比选出最适宜北京轨道交通28号线的车型,解决了常规旋转电机轮轨系统无法绕避重大建构筑物的工程难题,仅京广桥站—光华路站区间就减少约2.5亿元的拆迁成本,节省了工程投资。

混合KPLS与模糊逻辑的双直接进给轴全行程热误差建模及补偿

为了提高双直线电动机驱动的同步直接进给轴的运动精度,对该类直接进给轴的全行程热误差在线补偿方法进行了研究。分析了双直接进给轴全行程热误差的影响因素,提出一种基于核偏最小二乘法(Kernel partial least squares,KPLS)和模糊逻辑相结合的双直接进给轴全行程热误差的在线补偿方法。应用激光干涉仪测量其热变形量,使用热电偶和红外测温仪测量进给机构关键点的温度,以时间匹配温度和变形量数据建立统计样本,在均匀离散点位置建立热误差KPLS识别模型,通过在线计算得到离散点热误差补偿量,再根据任意位置与离散点的模糊关联程度,综合计算全行程任意位置处热误差补偿量。以此理论为基础,建立补偿决策函数和补偿系统,依据补偿决策函数智能推断补偿值,通过向数控系统发送补偿码实现在线补偿。在自构建的龙门双直线电动机驱动的直接进给轴平台上,进行全行程热误差在线补偿试验研究,结果表明:混合KPLS与模糊逻辑可以有效的对双直接进给轴全行程热误差在线补偿,经过随机测试验证,补偿后的进给精度提高了50%。

广州地铁4号线直线电机车辆紧急制动优化研究

针对广州地铁4号线直线电机车辆出现轮轨粘着系数降低时紧急制动距离延长问题,提出了对既有运营车辆增加撒砂装置和紧急制动优先使用电制动的改造方案,详细介绍了2种方案在既有运营车辆上实施改造的基本原理和特点。

基于全阶状态观测器的直线牵引电机励磁电感在线参数辨识

直线电机在运行过程中,在动态边端效应的作用下,电机参数会发生改变,导致控制性能恶化。该文以中低速磁悬浮列车直线电机为研究对象,以提高直线电机矢量控制性能为研究目标。首先,给出直线电机在α-β坐标系下的数学模型,推导以定子电流、转子磁链为状态变量的状态空间方程;然后,建立直线电机的全阶观测器模型,并详细推导得到增益矩阵;在此基础上,以状态空间方程作为参考模型,以全阶状态观测器模型作为可调模型建立模型参考自适应系统,并选择波波夫超稳定性理论作为自适应律,得到直线电机励磁电感在线辨识算法,并实现直线电机运行在不同工况时励磁电感的在线辨识。最后,将该辨识算法进行仿真及实验验证,结果验证了该算法的正确性。

直线电机系统在广州地铁5号线的应用

以国际上首次采用大运量等级直线电机运载系统的广州地铁5号线为例,从工程设计、运营客流及运能、牵引能耗等方面进行分析,介绍该工程的创新点及直线电机系统的适应性,以提高大家对大运量直线电机系统的认识,并给出直线电机系统车辆的改进建议。

中低速磁悬浮列车牵引控制系统的设计

设计了一套适合中低速磁悬浮列车自身特点的牵引控制系统,采用恒转差频率的方法,消除法向力对列车悬浮稳定性的影响。用交叉感应回线的方式进行测速定位,为悬浮控制系统提供精确的速度、位置信号。改进了传统的PID算法,实现了列车无超调的转速控制,保证了速度位置曲线控制的可行性,使列车具有自动驾驶和准确的站点停靠功能。

日本直线电机地铁的发展

阐述日本直线电机地铁从研发到实用化的发展进程。指出日本研发直线电机地铁的目的是节约地铁建设成本,其适用对象是大城市支线和地方中心城市;介绍大阪南港试验线的建设,以及最初研制的直线电机车辆的运行结果;论述在日本采用直线电机运营的各地铁线路的特点,以及日本直线电机技术进军国际市场的情况。

国内首条LIM车辆轮对检修生产线设计探讨

研究目的:介绍国内首座直线电机车辆大修基地轮对检修生产线的设计概况,深入研究直线电机车辆轮对检修生产线的设计,并提出轮对检修生产线柔性化、信息化设计的新思路。研究结论:直线电机车辆轮对的架修和大修分设在2条生产线上进行,在大修生产线设计中采用柔性化和信息化设计,能够满足线网内其它车辆轮对的大修需要。

首都机场线地面线无碴轨道选型及路基设计

根据首都机场线采用直线电机牵引系统的特点及要求,对地面线地段的轨道类型进行比选,确定采用长枕埋入式无碴轨道,对无碴轨道路基基础工后沉降进行分析,论述水泥粉煤灰混凝土(CFG)桩复合地基处理。

新型双动子直线振荡电动机

在研究国内外动磁式直线振荡电动机结构和原理的基础上,提出一种新型双动子直线振荡电动机。这种新型结构的直线振荡电动机主要由单相交流电源驱动,具有结构简单紧凑、推力大、行程长、效率高、铁心叠装方式与普通旋转电机叠装方式相同、加工制造容易等特点。针对直线振荡电动机的运行特点,建立基于等效磁路法的电磁场数学模型和有限元模型,推导电磁推力的计算表达式,并对空载以及非线性气体负载作用下的动力学特性进行了分析和数值模拟,理论计算结果与样机实验结果相符,为这种新型直线振荡电动机的设计、开发以及工程应用奠定了理论基础。

直线电机牵引方式在城轨交通选线中的优势

以广州市轨道交通5号线为例,通过对直线电机和常规轮轨两种运载系统在选线中的对比,特别在城市中心建筑物密集、地上地下建构筑物复杂、地质复杂和人口密集地区中的选线对比,阐述直线电机的优势所在,使一些采用常规轮轨系统无法实现站点的设置成为可能,同时展示直线电机运载系统在国内城市轨道交通中的应用前景。

直线感应电机离线参数辨识及关键辨识参量研究

针对直线感应电机初级漏感和次级漏感不相等的特性,提出一种基于PWM逆变器的直线感应电机离线参数辨识方法。首先,在电机静止的条件下,先向电机中通入单相直流电压来获得初级电阻,再依次通入单相高频交流电压和单相低频交流电压来依次获得互感、次级漏感、初级漏感和次级电阻。其次,讨论了电机参数的辨识误差与频率变化的关系,给出了使用该方法时高频实验和低频实验中适用的频率范围,并建立了直线感应电机离线参数辨识模型来进行仿真实验。最后,针对不同功率的直线电机,将该方法辨识结果与传统的空载和堵转实验方法的辨识结果进行对比。结果表明,提出的辨识方法由于考虑了直线电机初、次级漏感不相等的特性,其辨识精确度更高。

直线电机运载系统在重庆轨道交通1号线的应用研究

通过介绍直线电机系统的特性,结合重庆市的地形地貌特点,重点在线路方案、车辆段、能耗和国产化等方面,对重庆轨道交通1号线采用直线电机系统进行分析和研究,充分论证选用直线电机的可行性和合理性。

盾构隧道下穿既有线性电机隧道安全风险控制研究

目前各城市地铁运营线路越来越多,新建线路下穿既有线路施工安全风险成为重要研究课题。北京地铁新建17号线所下穿的既有机场线为线性电机盾构隧道,其供电采用感应板方式,比传统的第三轨或接触网方式对沉降控制要求更为严格,风险控制难度更大。文章通过下穿施工安全风险识别分析、既有机场线结构沉降模拟分析、施工监测分析,提出新建17号线下穿既有机场线安全风险控制及保障措施,以期为类似工程提供借鉴。

开关磁阻电机直接转矩滑模变结构控制

开关磁阻电机非线性、强耦合的特点,使传统的控制方法已很难达到满意效果。基于此,介绍了一种三段式分段线性切换线的滑模变结构控制法。该方法与常规的滑模变结构控制法不同,采用的三段式切换线使电机从一开始便运行在滑模线上,确保了系统滑动模态的能达型。该方法主要特点是控制简单,易于实现。仿真结果表明其能够对给定转速快速、稳定地跟踪,具有良好的适应性和鲁棒性。

北京机场线直线电机车辆基地设计创新与应用

研究目的:北京市轨道交通首都机场线是北京第一条采用直线电机车辆运营的轨道交通线,该工程需要设置北京市第一座全自动车辆维修基地。在用地面积狭小及没有以往实际经验可参考的情况下,需要充分研究车辆特点进行设计。研究结果:通过分析直线电机车辆特点及本线特点,进行建筑单体整合,充分发挥直线车辆的特性,多次论证、比选、研究并汲取了国外先进维修设计理念,提出了较合理的总体布局方案,节省了用地。大胆地采用了新技术和新的理念,制定了切实可行的检修模式,为全自动无人驾驶直线电机车辆在北京地区的广泛使用奠定了基础,积累了经验,节省了工程投资。

一种直线感应电机的电磁场有限元分析

直线感应电机目前已经在地铁、轻轨等轨道交通中得到了很好的应用,在高速交通系统和其它一些游乐设施中也有光明的前景。本文针对正在建设中的直线电机综合测试试验台所用的直线电机,通过合理简化的方法建立了MAXWELL2-D仿真模型,同时也介绍了该类电机的结构和其传统等值电路。通过对有限元仿真结果与直线电机等效电路的理论计算值比较研究,发现用这两种不同方法得出的直线电机牵引力值和初级电流值非常接近,从而验证了仿真的正确性,仿真结果对今后控制系统的优化有着重要意义。

直线电机运载系统在北京机场线的应用

本文介绍直线电机运载系统的发展现状,说明北京机场线的应用背景,对北京机场线车辆的技术特点及优势进行分析,探讨直线电机的能耗问题,总结直线电机适用性。

直线电机列车侧向通过小号道岔动力学响应分析

车辆在通过道岔时的轮轨动态相互作用远大于一般线路,这不但会引起列车部件疲劳伤损,而且还会造成尖轨和心轨严重磨损、结构破坏等问题。基于经典电磁场理论和多体动力学理论建立了适用于道岔运行的直线电机列车机电耦合动力学模型,并结合Kik-Piotrowski方法建立了道岔变截面轮轨多点接触模型,以直线电机地铁线路小号单开道岔实测廓形数据作为输入,对列车侧向通过道岔时的动力学行为进行了分析。仿真结果表明:车辆运行过程中,直线电机初级与次级间产生的法向电磁力幅值较大,这对轮轨垂向力造成了较大的影响;各车第一、三位轮对的轮轨横向力和垂向力相对较大,辙叉区不平顺引起的轮轨系统动态响应较转辙区大;在通过转辙区和辙叉区时,头车的轮轨力变化波动较大,其他车辆变化波动较小。