磁悬浮系统网络化控制器的设计与实现

以磁浮列车悬浮控制系统为对象,提出了网络化悬浮系统的控制方案,建立考虑网络时延下的悬浮控制系统模型,设计了基于模型的控制算法以对网络诱导时延进行补偿,建立网络化悬浮控制系统的硬件平台,并以单模块悬浮系统为对象进行了实验,仿真分析和实验表明了网络化悬浮控制系统的可实现性和控制算法的有效性。

基于补偿反馈线性化的悬浮控制器设计

电磁型磁浮列车的悬浮系统为典型的非线性系统,经常受到外界扰动影响而失去稳定。针对悬浮系统的这种特点,设计一种干扰补偿的非线性悬浮控制器:在合理假设的基础上,建立EMS型磁浮列车悬浮系统的非线性数学模型;通过反馈线性化将该非线性模型精确线性化,得到等价的线性模型。然后,设计将反馈线性化补偿与扩张状态观测器相结合的悬浮控制器,利用外部扰动观测值对悬浮系统进行补偿。这一设计可大幅度提高悬浮系统的抗干扰能力。仿真实验结果表明,该控制器的控制性能明显优于基于反馈线性化方法设计的控制器,对干扰具有更强的鲁棒性。

基于直线型Halbach结构的永磁电动悬浮系统的设计与实现

以永磁电动悬浮在航天磁悬浮助推、弹目交会实验等军事领域的实际应用为背景,基于直线型Halbach结构永磁电动悬浮技术设计了一个永磁电动悬浮实验平台,选择金属转盘作为永磁电动悬浮系统的轨道形式,并对直线型Halbach结构永磁体的几何形状进行了优化设计。最后,通过相关的静态特性实验测试,验证了永磁电动悬浮系统的基本特性,通过分析其与理论计算存在差异的原因,讨论了相应的补偿修正方法。另外,动态特性的测试得到了系统的欠阻尼特性。

CAN总线技术在电涡流传感器测试系统中的应用

介绍了一种基于CAN总线的电涡流传感器测试系统,重点研究了EPP模式下并口扩展CAN总线技术。

高温超导磁通传感器技术研究

基于超导体的约瑟夫森效应设计一种新型的磁通传感器,以高温超导量子干涉仪制作,再配合相应的输入线圈、滤波电路、振荡电路和辅助电路实现。其利用LC谐振电路把超导环和室温电路紧密耦合,同时采用杜瓦罐作为制冷装置,把超导磁通变换器接入系统中,以保证不影响磁通灵敏度前提下,提高磁场灵敏度。

磁浮系统模型中用弹簧阻尼器替代控制器的等效性分析

在磁浮列车系统研究领域中,为简化计算许多文献将悬浮控制器等效为弹簧阻尼器。而对该方法的有效性,及其结果的可信度都没有做出进一步的分析。从数学模型上分析了弹簧阻尼器系统与控制系统的本质区别,并从稳定性、动态响应特征以及高频激励响应三个方面讨论了这种区别对系统性能的影响。以国防科大磁悬浮列车为被控对象进行了仿真分析,验证了两者之间的差异,说明弹簧阻尼器与控制器是不等效的。

基于DSP和FPGA的间隙测量系统的设计与应用

中低速磁浮列车的悬浮控制需要准确可靠的间隙测量传感器作为保证。对于中低速磁浮列车,提出了一种磁浮列车与悬浮轨道间隙测量的数字化方法。利用DSP和FPGA在数字信号处理方面的优势,对用于测量的间隙传感器和加速度传感器的模拟信号输出进行数字化处理,提高了悬浮控制系统反馈回路的信号质量,使信号的抗干扰能力增强,有利于保证控制系统控制策略的正确实现。目前,该系统已应用于中低速磁浮列车的悬浮控制。

高速磁浮列车单转向架弯道运行导向系统研究

为分析磁浮列车通过曲线时的导向特性,以列车单个车辆转向架为对象,研究列车在弯道条件下运行时导向系统动力学的建模与控制方法,分析系统工作特性与影响因素。首先,根据刚体动力学理论,推导单转向架系统沿轨道运动的侧向偏移与偏航方程。针对二自由度导向系统模型,利用状态反馈和闭环极点配置方法,实现系统解耦和控制器设计。利用MATLAB软件搭建系统仿真模型,以实际线路的数学模型作为输入,获取不同运行速度、外部干扰等条件下导向工作状态变化,分析线路参数和运行速度的影响以及控制器的性能。最后,记录系统试验曲线,与仿真结果进行对照,两者的导向状态在跟踪轨道线路变化的趋势上基本一致,表明所建立的动力学模型具有合理性。为整车系统的动力学建模和曲线通过特性的研究提供了有效的方法。

基于模糊综合评估的磁浮列车故障诊断系统

阐述了模糊综合评估方法的基本原理 ,以CMS 3型磁浮列车为研究对象 ,在PLC硬件平台上建立了列车故障诊断系统的综合评估模型 ,并分析了系统故障评估模型诊断结论的正确性 .CMS 3型磁浮列车故障诊断系统的成功运行 。

基于反馈增益重构的传感器主动容错控制

针对磁浮列车的加速度计故障,设计基于状态反馈增益重构的主动容错控制策略。当系统的加速度计反馈回路失效后,按照设定准则,修改其他完好反馈回路的增益,使得完好的反馈回路能够对加速度计失效回路进行补偿。当加速度计失效时,根据故障诊断系统提供的故障定位信息,实时切换到离线设计好的状态重构控制律,从而对内环单个传感器故障实现容错。仿真表明了该方法的有效性。

利用Hurwitz代数判据研究磁浮系统Hopf分岔现象

针对磁浮列车的弹性耦合振动现象,建立基于简支梁的单点车轨耦合模型。有关研究表明,磁浮车轨耦合振动现象,对应于数学上常微分方程的Hopf分岔问题。然而经典Hopf分岔求解方法在高阶系统计算上并不实用,为此采取了Hurwitz代数判据方法进行计算来寻找Hopf分岔点,并由此计算出了耦合振动的频率,且对结果进行了仿真验证,对进一步设计消除耦合振动的控制方法具有重要价值。

基于无线数传的车轨耦合振动控制研究

提出直接在轨道上安装加速度传感器,再利用无线传感器网络将采集到的轨道振动信息无线传送至悬浮控制器,用于悬浮控制算法的研究思路。理论方面讨论了状态反馈变量的选取和状态反馈系数的确定并进行了仿真;实验方面讨论了面临的技术挑战,给出了研究的基本思路和可行的技术路线。

CAN网络应用软件的设计与研究

ＣＡＮ可以满足许多工业监控系统的要求。本文介绍了ＣＡＮ网络的硬件构成， ＣＡＮ总线通信协议，并讨论应用Ｆｒａｎｃｌｉｎｇ的Ｃ５１对ＣＡＮ网络应用软件设计的方法。