计及悬浮系统影响的高速磁浮直线同步电机建模方法

为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法.首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能进行傅里叶级数展开及多项式拟合构建磁共能的解析模型;其次,根据磁共能解析模型推导电磁铁模块的磁链、电压和推力方程;然后,根据列车编组数量和电磁铁模块数量分别建立左右两侧直线同步电机的数学模型,并通过运动学方程计算高速磁浮列车位置和速度;最后,通过硬件在环仿真系统进行实验验证.试验结果表明:本文所提建模方法与传统建模方法相比,推力波动幅值增加超过6.8%;并且所提方法可以准确表征悬浮系统对牵引控制的影响,当励磁电流谐波幅值增加0.5、1.0、2.0 A时,推力波动幅值分别最大增加54.3%、26.2%、83.7%;当励磁电流谐波频率为5、10、20 Hz时,推力的谐波频率最大达到5.14%,21.75%和14.17%.

中低速磁浮列车悬浮控制技术成果及应用

作为目前世界上唯一商用的磁浮交通类型,EMS制式磁浮列车的悬浮控制系统从实验室走向工程应用过程中面临诸多挑战。复杂运行环境、多变运行工况和稳定可靠运行指标对悬浮控制系统的设计提出了更高的要求。同济大学悬浮控制团队针对工程实际条件,通过测试和调试,在车轨耦合振动抑制、冗余容错控制、自适应智能控制、横向冲击干扰抑制等方面取得突破,实现了自主研制的悬浮控制系统应用在中国首条中低速磁浮商业运营线——长沙磁浮快线、凤凰磁浮文旅线等工程项目,成功取得了科研成果的工程转化应用。

磁浮列车悬浮系统诊断维护技术研究成果及应用

悬浮系统是磁浮列车的核心设备系统。需要采取科学有效的诊断维护技术以确保该系统长期稳定可靠经济运行。同济大学悬浮控制团队针对工程实际需求,在悬浮系统设备诊断算法、在线诊断技术、地面维护诊断检测、PCB板卡故障诊断、诊断维护信息系统等方面取得突破,自主研制了悬浮系统在线诊断设备、板卡故障检测系统、诊断维护信息系统等,相关研究成果在上海高速磁浮、长沙中低速磁浮线上实施,成功取得了科研成果的工程转化应用。

基于BIM的磁浮轨道结构智慧监测系统初步探索

磁浮交通系统是未来轨道交通发展的重要方向,对其轨道结构进行实时监测和智能维护是保障系统安全可靠运行的关键。目前对磁浮轨道结构的运维以人工操作为主,不利于智慧磁浮的发展。为促进基础设施的数字化建设,本文将BIM技术与SHM技术相融合,初步探索磁浮轨道结构智慧监测系统的总体架构与关键技术;以同济大学嘉定磁浮试验线为依托,研究监测系统实施方案;初步构建三维数字底座并在此基础上尝试动态可视化展示。上述工作是未来智慧磁浮的重要组成部分。

高速磁浮直线同步电机推力波动抑制方法研究

高速磁浮直线同步电机推力波动是制约高速磁浮列车安全性的瓶颈之一,推力波动的抑制是提升磁浮列车安全可靠性与平稳舒适性的关键技术。本文对比常导高速磁浮与超导高速磁浮技术,介绍推力波动抑制的关键问题,概述悬浮间隙波动抑制控制方法、长定子直线同步电机精确建模以及推力波动抑制方向.

磁浮列车作用下道岔的动力响应分析

为研究道岔结构系统在列车作用下的动力响应和系统振动机理,首先要深入分析道岔结构的动力特性。本文以同济大学嘉定校区高速磁浮试验线道岔为对象开展动力测试研究,分析道岔在不同工况下的动力响应,并将由实测数据分析得到的自振频率与有限元模型仿真计算得到的自振频率进行对比。研究结果表明:高速磁浮道岔功能区的振动水平明显高于主梁,竖向的振动水平明显高于横向;实测得到的道岔横向、竖向一阶自振频率分别在6.0 Hz和13.2 Hz左右,与仿真计算的自振频率一致;在进行车-岔系统动力分析时,有必要考虑功能区局部效应的影响。

上海磁浮20 kV/6 Mvar国产化动态无功补偿装置的研制

本文解决上海磁浮示范运营线原有进口动态无功补偿装置主功率模块故障率高的问题,实现采用国产化动态无功补偿装置替代四套进口装置的目标。通过对原有设备失效的深入分析,按照实现功能、优化可靠性和稳定性、探索智能运维等阶段目标,结合功能测试和验证手段,逐步开展研究和推进。采用冗余运行功能,提高设备可用度、稳定性和可维护性;采用CAN+485双总线的主从控制架构实现无功指令的实时下发,实现动态闭环控制;采用长寿命智能功率模块,提高可靠性,实现上海磁浮示范运营线20 kV/6 Mvar动态无功补偿装置国产化升级替代的研究目标。

激光无线电能传输系统对准环节设计

激光对准是激光无线电能传输系统中接收端获得稳定能源的前提,激光传能对对准精度、稳定性和实时性提出了较高的要求,因此,提出了一种激光对准系统设计方法,并对感兴趣区域提取以及图像预处理方法进行了优化改进:一方面,通过引入MobileNet、增加空间注意力机制以及融合语义的方式改进SSD(single shot multi-Box detector)模型,使用改进模型训练并预测感兴趣区域,相较于原始模型,训练速度提升了71.67%,模型大小减小了52.48%,实时检测速度提升了295.30%,检测偏差显著减小;另一方面,对灰度化的权值进行了优化,并利用直方图实现阈值的自适应选取,采用椭圆拟合法及形心法检测光斑与信标中心点,优化图像处理方法能够有效提取光斑,减小光斑定位的误差。实验结果表明,改进的激光对准系统精度稳定在95%以上,能够满足实际应用中精度、速度与稳定性的要求。

基于误差交叉耦合的多电磁铁悬浮系统滑模协同控制

针对磁浮列车传统的单点悬浮控制方法没有考虑多电磁铁间的协调同步问题,将多电磁铁的跟踪误差交叉耦合来设计高精度的协同控制方法,在减少了多点悬浮系统的跟踪误差和同步误差的同时,提高了系统抗干扰能力.首先,通过动力学分析了考虑未知扰动的4个电磁铁(2个控制模块)悬浮系统的动力学特征;其次,针对系统中的未知扰动,引入干扰观测器来估计扰动并进行扰动补偿;然后,考虑到相邻电磁铁控制模块之间存在耦合动力学特性,设计一种误差交叉耦合的滑模协同控制器;最后,在不作任何线性化处理的前提下,证明了闭环系统的渐近稳定性.研究结果表明:通过多电磁铁的悬浮架实验证明所提方法可以考虑补偿电磁铁模块之间的协调关系,抑制扰动的影响,减小间隙跟踪误差达40%,显著减少了电磁铁之间的耦合扰动作用.