[發(fā)明專利]基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011332768.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN112356680B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李杰;李亞楗;周丹峰;余佩倡;陳強(qiáng);王連春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L13/06
• 分類號(hào): B60L13/06
• 代理公司: 長沙市護(hù)航專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 莫曉齊

1.基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、在考慮電磁鐵極面范圍內(nèi)軌道極面變化的基礎(chǔ)上，利用有限元方法獲得電磁鐵模塊與導(dǎo)磁性F軌極面范圍內(nèi)的平均氣隙的數(shù)學(xué)函數(shù)，具體包括如下步驟：

步驟S11、對電磁鐵模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)置，具體為：電磁鐵模塊包含極板和四個(gè)線包，將四個(gè)線包分為兩組，兩兩串聯(lián)形成兩個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元分別進(jìn)行控制；

步驟S12、對電磁鐵模塊進(jìn)行有限元建模，具體為：將電磁鐵的極面進(jìn)行有限元化，即劃分為n個(gè)微元，對每個(gè)微元計(jì)算其電磁力，然后對每個(gè)微元電磁力進(jìn)行累加即可獲得整體電磁力，總電磁力可以等效為單個(gè)集中力，作用點(diǎn)為兩個(gè)控制單元中間位置，該集中力的計(jì)算公式中的氣隙可以用平均氣隙進(jìn)行等效計(jì)算；

步驟S13、根據(jù)電磁鐵模塊的端點(diǎn)氣隙數(shù)學(xué)函數(shù)，獲得的平均氣隙函數(shù)簡化式：

其中，t表示車輛運(yùn)行過程中的某時(shí)刻，和表示t時(shí)刻的平均氣隙，y_e1(t)表示t時(shí)刻電磁鐵模塊左側(cè)端點(diǎn)位置慣性參考面到電磁鐵模塊的垂向距離，y_e2(t)表示t時(shí)刻電磁鐵模塊右側(cè)端點(diǎn)位置慣性參考面到電磁鐵模塊的垂向距離，4l為電磁鐵總長度，υ為車輛的運(yùn)行速度，f_r表示軌道慣性系下F軌極面的垂向位置函數(shù)，τ為時(shí)間微元，表明是時(shí)域積分；

步驟S2、設(shè)計(jì)電磁懸浮系統(tǒng)平穩(wěn)通過軌道錯(cuò)臺(tái)結(jié)構(gòu)的方案：具體包括如下步驟：

步驟S21、設(shè)計(jì)平均氣隙觀測器，獲得平均氣隙的變化值；

步驟S22、設(shè)計(jì)基于平均氣隙狀態(tài)反饋控制算法；

步驟S23、根據(jù)平均氣隙的變化值通過平均氣隙狀態(tài)反饋控制算法對應(yīng)調(diào)整控制電流，以平穩(wěn)通過軌道錯(cuò)臺(tái)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法，其特征在于，所述步驟S13具體包括如下步驟：

步驟S131、獲得F軌極面的垂向慣性坐標(biāo)：

y_r0(t)＝y(tǒng)_r2(t-2l/υ)

y_r1(t)＝y(tǒng)_r2(t-4l/υ)

其中y_r0(t)表示t時(shí)刻電磁鐵模塊中間位置慣性參考面到F軌極面的垂線距離，y_r1(t)表示t時(shí)刻電磁鐵模塊左側(cè)端點(diǎn)位置慣性參考面到F軌極面的垂線距離，y_r2(t)表示t時(shí)刻電磁鐵模塊右側(cè)端點(diǎn)位置慣性參考面到F軌極面的垂線距離；

步驟S132、獲得電磁鐵模塊的左右兩個(gè)端點(diǎn)處的檢測氣隙：

δ₁(t)＝y(tǒng)_e1(t)-y_r2(t-4l/v)

δ₂(t)＝y(tǒng)_e2(t)-y_r2(t)

其中δ₁(t)，δ₂(t)表示為t時(shí)刻電磁鐵模塊端點(diǎn)處氣隙傳感器兩端部的氣隙；

步驟S133、通過對氣隙沿F軌極面積分再取平均值，獲得平均氣隙函數(shù)，并簡化，獲得平均氣隙函數(shù)為：

其中，t表示車輛運(yùn)行過程中的某時(shí)刻，和表示t時(shí)刻的平均氣隙，y_e1(t)表示t時(shí)刻電磁鐵模塊左側(cè)端點(diǎn)位置慣性參考面到電磁鐵模塊的垂向距離，y_e2(t)表示t時(shí)刻電磁鐵模塊右側(cè)端點(diǎn)位置慣性參考面到電磁鐵模塊的垂向距離，電磁鐵模塊總長度4l，υ為車輛的運(yùn)行速度，f_r表示軌道慣性系下F軌極面的垂向位置函數(shù)，τ為時(shí)間微元，表明是時(shí)域積分。