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磁浮列车悬浮系统的反步控制方法及实验研究
被引量：
10
1
作者
张文跃
佟来生
+2 位作者
朱跃欧
徐俊起
荣立军
《科学技术与工程》
北大核心
2021年第4期1563-1567,共5页
电磁铁的悬浮控制技术是磁浮列车最关键的核心技术之一。但是悬浮系统受到本质非线性和开环不稳定的影响,其控制器的设计一直存在难点和挑战。针对磁浮列车系统的稳定悬浮控制问题,设计了基于反步(Backstepping)法的非线性控制器。首先...
电磁铁的悬浮控制技术是磁浮列车最关键的核心技术之一。但是悬浮系统受到本质非线性和开环不稳定的影响,其控制器的设计一直存在难点和挑战。针对磁浮列车系统的稳定悬浮控制问题,设计了基于反步(Backstepping)法的非线性控制器。首先建立单点悬浮系统的非线性动力学模型,然后利用反步法将系统分成2个子系统并分别对每个子系统提出Lyapunov候选函数。在第一个子系统中设计虚拟控制量,并代入二级子系统的Lyapunov函数中获取出整个系统的控制器,接着利用Lyapunov理论验证系统的稳定性。同时,通过仿真证明:所提出的控制方法不仅具有更好的动态和稳态表现,而且能很好的抑制干扰对悬浮系统的影响。最后通过实验验证了该方法的有效性和可行性,在磁浮列车的悬浮系统方面具有良好应用前景。
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关键词
磁浮列车
悬浮控制
反步控制
鲁棒性
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职称材料
基于中点弦测法的中低速磁浮轨道不平顺研究
被引量：
1
2
作者
李梦雪
李苗
+4 位作者
张敏
马卫华
李铁
张文跃
罗世辉
《铁道标准设计》
北大核心
2023年第9期49-55,共7页
中低速磁浮常用10 m弦测值作为评价轨道几何不平顺的标准,但弦测法的幅频特性存在畸变,这种畸变现象在短波范围内更加严重,导致10 m弦测值会丢失很多短波信号,因此,10 m弦测值通常不能作为实际轨道不平顺应用于工程实践中。针对此问题,...
中低速磁浮常用10 m弦测值作为评价轨道几何不平顺的标准,但弦测法的幅频特性存在畸变,这种畸变现象在短波范围内更加严重,导致10 m弦测值会丢失很多短波信号,因此,10 m弦测值通常不能作为实际轨道不平顺应用于工程实践中。针对此问题,采用数值模拟方法对中点弦测法进行模拟,通过对比弦测值时频域的误差,验证“以小推大”算法的准确性,同时建立两种“以小推大”的逆推算法,以得到小弦长的弦测值,扩大弦测值对短波不平顺的有效检测范围,并采用“逆滤波”法对弦测值进行轨道不平顺的反演。研究结果表明:两种“以小推大”逆推算法都可以很好地推得小弦长的弦测值,并且可推得的最小弦长为2倍步长,因此,为扩大短波的测量范围,应尽量缩小采样步长;模型A由于边界条件的引入,总体误差较模型B稍大,同时会出现一些离群点,功率谱密度会出现阶跃信号,绝对误差在0.025 mm以内;模型B可以达到较高的精度,具有很好的传递特性,绝对误差可以控制在0.0015 mm以内;实测长沙磁浮快线F轨10 m弦测值用两种模型均可以很好地反演0.5~100 m波长范围的轨距不平顺。
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关键词
中低速磁浮列车
轨道不平顺
中点弦测法
逆滤波
数值模拟
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职称材料
HJI理论下滑模鲁棒控制对磁浮列车悬浮特性影响研究
被引量：
4
3
作者
佟来生
张文跃
+2 位作者
郑文文
朱琳
徐俊起
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2021年第9期1439-1443,共5页
针对负载扰动和轨道不平顺激励等干扰下磁浮列车悬浮系统的悬浮稳定性问题,提出了一种基于二类李雅普诺夫函数的滑模控制策略使其能够严格保证系统维持在目标悬浮间隙附近。设计了期望悬浮间隙并将其设为虚拟输入,在动力学方程中采取滑...
针对负载扰动和轨道不平顺激励等干扰下磁浮列车悬浮系统的悬浮稳定性问题,提出了一种基于二类李雅普诺夫函数的滑模控制策略使其能够严格保证系统维持在目标悬浮间隙附近。设计了期望悬浮间隙并将其设为虚拟输入,在动力学方程中采取滑模控制算法实现悬浮误差的跟踪控制。根据垂向悬浮间隙的相应约束条件引入HJI理论和李雅普诺夫函数设计相应控制器,使其能够在各种干扰下保证悬浮稳定性。基于李雅普诺夫稳定性定理证明闭环系统稳定性,使系统在受到扰动时能够尽可能的保证悬浮精度并进行误差整定,将悬浮误差收敛到无穷小。对比了现有PID控制算法在同样工况下的悬浮性能,对比了仿真验证所提出控制律的有效性和鲁棒性。
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关键词
磁浮列车悬浮系统
HJI理论
李雅普诺夫函数
滑模控制
误差整定
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职称材料
题名
磁浮列车悬浮系统的反步控制方法及实验研究
被引量：
10
1
作者
张文跃
佟来生
朱跃欧
徐俊起
荣立军
机构
中车株洲电力机车有限公司磁浮系统研究所
同济大学(国家)
磁浮
交通工程技术
研究
中
心
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2021年第4期1563-1567,共5页
基金
国家自然科学基金(51905380)
国家重点研发计划(2016YFB1200601)
+1 种基金
磁浮交通车辆系统集成湖南省重点实验室(2018TP1035)
湖湘青年英才(2019RS2061)。
文摘
电磁铁的悬浮控制技术是磁浮列车最关键的核心技术之一。但是悬浮系统受到本质非线性和开环不稳定的影响,其控制器的设计一直存在难点和挑战。针对磁浮列车系统的稳定悬浮控制问题,设计了基于反步(Backstepping)法的非线性控制器。首先建立单点悬浮系统的非线性动力学模型,然后利用反步法将系统分成2个子系统并分别对每个子系统提出Lyapunov候选函数。在第一个子系统中设计虚拟控制量,并代入二级子系统的Lyapunov函数中获取出整个系统的控制器,接着利用Lyapunov理论验证系统的稳定性。同时,通过仿真证明:所提出的控制方法不仅具有更好的动态和稳态表现,而且能很好的抑制干扰对悬浮系统的影响。最后通过实验验证了该方法的有效性和可行性,在磁浮列车的悬浮系统方面具有良好应用前景。
关键词
磁浮列车
悬浮控制
反步控制
鲁棒性
Keywords
maglev train
suspension control
Backstepping control
robustness
分类号
U237 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
基于中点弦测法的中低速磁浮轨道不平顺研究
被引量：
1
2
作者
李梦雪
李苗
张敏
马卫华
李铁
张文跃
罗世辉
机构
西南交通大学牵引动力国家重点实验室
中
车
大连
机车
车
辆
有限公司
中车株洲电力机车有限公司磁浮系统研究所
出处
《铁道标准设计》
北大核心
2023年第9期49-55,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51875483)。
文摘
中低速磁浮常用10 m弦测值作为评价轨道几何不平顺的标准,但弦测法的幅频特性存在畸变,这种畸变现象在短波范围内更加严重,导致10 m弦测值会丢失很多短波信号,因此,10 m弦测值通常不能作为实际轨道不平顺应用于工程实践中。针对此问题,采用数值模拟方法对中点弦测法进行模拟,通过对比弦测值时频域的误差,验证“以小推大”算法的准确性,同时建立两种“以小推大”的逆推算法,以得到小弦长的弦测值,扩大弦测值对短波不平顺的有效检测范围,并采用“逆滤波”法对弦测值进行轨道不平顺的反演。研究结果表明:两种“以小推大”逆推算法都可以很好地推得小弦长的弦测值,并且可推得的最小弦长为2倍步长,因此,为扩大短波的测量范围,应尽量缩小采样步长;模型A由于边界条件的引入,总体误差较模型B稍大,同时会出现一些离群点,功率谱密度会出现阶跃信号,绝对误差在0.025 mm以内;模型B可以达到较高的精度,具有很好的传递特性,绝对误差可以控制在0.0015 mm以内;实测长沙磁浮快线F轨10 m弦测值用两种模型均可以很好地反演0.5~100 m波长范围的轨距不平顺。
关键词
中低速磁浮列车
轨道不平顺
中点弦测法
逆滤波
数值模拟
Keywords
MLSM
track irregularity
mid-chord offset method
inverse filter
numerical simulation
分类号
U237 [交通运输工程—道路与铁道工程]
U213.2 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
HJI理论下滑模鲁棒控制对磁浮列车悬浮特性影响研究
被引量：
4
3
作者
佟来生
张文跃
郑文文
朱琳
徐俊起
机构
中车株洲电力机车有限公司磁浮系统研究所
同济大学
磁浮
交通工程技术
研究
中
心
出处
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2021年第9期1439-1443,共5页
基金
“十三五”国家重点研发计划先进轨道交通重点专项(2016YFB1200601)
磁浮交通车辆系统集成湖南省重点实验室项目(2018TP1035)
湖湘青年英才项目(2019RS2061)。
文摘
针对负载扰动和轨道不平顺激励等干扰下磁浮列车悬浮系统的悬浮稳定性问题,提出了一种基于二类李雅普诺夫函数的滑模控制策略使其能够严格保证系统维持在目标悬浮间隙附近。设计了期望悬浮间隙并将其设为虚拟输入,在动力学方程中采取滑模控制算法实现悬浮误差的跟踪控制。根据垂向悬浮间隙的相应约束条件引入HJI理论和李雅普诺夫函数设计相应控制器,使其能够在各种干扰下保证悬浮稳定性。基于李雅普诺夫稳定性定理证明闭环系统稳定性,使系统在受到扰动时能够尽可能的保证悬浮精度并进行误差整定,将悬浮误差收敛到无穷小。对比了现有PID控制算法在同样工况下的悬浮性能,对比了仿真验证所提出控制律的有效性和鲁棒性。
关键词
磁浮列车悬浮系统
HJI理论
李雅普诺夫函数
滑模控制
误差整定
Keywords
levitation system of maglev train
HJI theory
Lyapunov function
sliding mode control
error setting
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
磁浮列车悬浮系统的反步控制方法及实验研究
张文跃
佟来生
朱跃欧
徐俊起
荣立军
《科学技术与工程》
北大核心
2021
10
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下载PDF
职称材料
2
基于中点弦测法的中低速磁浮轨道不平顺研究
李梦雪
李苗
张敏
马卫华
李铁
张文跃
罗世辉
《铁道标准设计》
北大核心
2023
1
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职称材料
3
HJI理论下滑模鲁棒控制对磁浮列车悬浮特性影响研究
佟来生
张文跃
郑文文
朱琳
徐俊起
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2021
4
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职称材料
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