[發明專利]基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法有效
| 申請號： | 202011332768.0 | 申請日： | 2020-11-24 |
| 公開（公告）號： | CN112356680B | 公開（公告）日： | 2022-07-05 |
| 發明（設計）人： | 李杰;李亞楗;周丹峰;余佩倡;陳強;王連春 | 申請（專利權）人： | 中國人民解放軍國防科技大學 |
| 主分類號： | B60L13/06 | 分類號： | B60L13/06 |
| 代理公司： | 長沙市護航專利代理事務所(特殊普通合伙) 43220 | 代理人： | 莫曉齊 |
| 地址： | 410073 湖南省長*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 平均 反饋 列車 懸浮 控制 方法 | ||
本發明提供了一種基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法。所述基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法包括以下步驟：步驟S1、在考慮電磁鐵極面范圍內軌道極面變化的基礎上，利用有限元方法獲得電磁鐵模塊與導磁性F軌極面范圍內的平均氣隙的數學函數；步驟S2、設計電磁懸浮系統平穩通過軌道錯臺結構的方案：具體包括如下步驟：步驟S21、設計平均氣隙觀測器；步驟S22、設計基于平均氣隙狀態反饋控制算法；步驟S23、根據平均氣隙的變化值對應調整控制電流，以平穩通過軌道錯臺。本發明利用設計的平均氣隙觀測器以及基于平均氣隙狀態反饋控制算法，使得電磁懸浮系統經過軌道錯臺結構時更加平穩，氣隙波動更小。
技術領域
本發明涉及懸浮控制系統技術領域，特別涉及基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法。
背景技術
懸浮控制系統是磁浮列車的核心系統。懸浮控制的目的是利用可控的電流實現可控的電磁力從而實現電磁鐵和導磁性F軌之間的可控氣隙。一般來說，中低速磁浮列車的懸浮氣隙的設定值一般在8-10mm，同時允許其在設定值附近一定范圍內波動，這個波動范圍一般在±4mm。當電磁鐵模塊經過軌道錯臺時，由于平均氣隙和檢測氣隙存在明顯的差異性，使得電磁懸浮系統經過錯臺時不平穩。
發明內容
本發明提供了一種基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法，其目的是為了解決背景技術中電磁懸浮系統經過軌道錯臺時不平穩的技術問題。
為了達到上述目的，本發明的實施例提供的基于平均氣隙反饋的磁浮列車懸浮控制方法，包括以下步驟：
步驟S1、在考慮電磁鐵極面范圍內軌道極面變化的基礎上，利用有限元方法獲得電磁鐵模塊與導磁性F軌極面范圍內的平均氣隙的數學函數；
步驟S2、設計電磁懸浮系統平穩通過軌道錯臺結構的方案：具體包括如下步驟：
步驟S21、設計平均氣隙觀測器，獲得平均氣隙的變化值；
步驟S22、設計基于平均氣隙狀態反饋控制算法；
步驟S23、根據平均氣隙的變化值通過平均氣隙狀態反饋控制算法對應調整控制電流，以平穩通過軌道錯臺。
優選地，所述步驟S1具體包括如下步驟：
步驟S11、對電磁鐵模塊進行結構設置，具體為：電磁鐵模塊包含極板和四個線包，將四個線包分為兩組，兩兩串聯形成兩個控制單元，每個控制單元分別進行控制；
步驟S12、對電磁鐵模塊進行有限元建模，具體為：將電磁鐵的極面進行有限元化，即劃分為n個微元，對每個微元計算其電磁力，然后對每個微元電磁力進行累加即可獲得整體電磁力，總電磁力可以等效為單個集中力，作用點為兩個控制單元中間位置，該集中力的計算公式中的氣隙可以用平均氣隙進行等效計算；
步驟S13、根據電磁鐵模塊的端點氣隙數學函數，獲得的平均氣隙函數簡化式：
其中，t表示車輛運行過程中的某時刻，和表示t時刻的平均氣隙，ye1(t)表示t時刻電磁鐵模塊左側端點位置慣性參考面到電磁鐵模塊的垂向距離，ye2(t)表示t時刻電磁鐵模塊右側端點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，v為車輛的運行速度，fr表示軌道慣性系下F軌極面的垂向位置函數，τ為時間微元，表明是時域積分。
優選地，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：
yr0(t)＝yr2(t-2l/v)
yr1(t)＝yr2(t-4l/v)
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