电磁永磁混合型EMS磁悬浮非线性控制算法研究 被引量：17

1

作者 龙鑫林 佘龙华 常文森 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期36-39,共4页

针对电磁永磁混合磁悬浮这一种特殊非线性系统,深刻分析被控对象特性后,指出普通状态反馈控制方法的不足,根据系统的特性提出一种非线性反馈控制方法,并通过反馈线性化理论证明其合理性。为进一步改善控制效果,提出重构速度信号,延长大... 针对电磁永磁混合磁悬浮这一种特殊非线性系统,深刻分析被控对象特性后,指出普通状态反馈控制方法的不足,根据系统的特性提出一种非线性反馈控制方法,并通过反馈线性化理论证明其合理性。为进一步改善控制效果,提出重构速度信号,延长大速度信号的作用时间,在满足系统正常响应速度的情况下,增加电磁铁向上运动的阻尼,抑制电磁铁向上方向的超调,从而避免磁铁撞击甚至吸死轨道。最后通过实验验证算法的有效性。 展开更多

关键词 电磁永磁混合磁悬浮 非线性控制 反馈线性化 信号重构

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电磁-永磁混合磁悬浮系统的悬浮刚度研究 被引量：10

2

作者 陈慧星 李云钢 常文森 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第27期148-152,共5页

对电磁–永磁混合磁悬浮系统的悬浮刚度问题展开研究,基于混悬系统的力学模型,导出了悬浮刚度与永久磁铁的厚度、截面积、材料特性等因素及PID控制中的比例系数之间的约束关系,说明悬浮刚度大小对于混合磁悬浮系统控制功耗的影响,并分... 对电磁–永磁混合磁悬浮系统的悬浮刚度问题展开研究,基于混悬系统的力学模型,导出了悬浮刚度与永久磁铁的厚度、截面积、材料特性等因素及PID控制中的比例系数之间的约束关系,说明悬浮刚度大小对于混合磁悬浮系统控制功耗的影响,并分析了最优线性度下的最优悬浮刚度及最优比例系数的取值问题。分析结果表明,选取合理的永久磁铁结构及比例系数能提升系统的悬浮刚度,合理地增加悬浮刚度能降低混悬系统的控制功耗,同时提高系统的稳定性及承载能力。 展开更多

关键词 混合磁悬浮系统 悬浮刚度 控制功耗 最优线性度 最优悬浮刚度

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弹性轨道上的磁悬浮系统控制方法研究 被引量：6

3

作者 刘恒坤 郝阿明 常文森 《控制工程》 CSCD 2008年第4期392-394,415,共4页

为了解决磁悬浮列车系统的车轨耦合振动问题,建立了磁悬浮系统的车轨模型,将非线性磁悬浮系统进行了反馈线性化。以线性化之后的系统为研究对象,分析了常规的状态反馈控制方法容易引起车轨耦合振动的原因,提出了一种抑制磁悬浮系统车轨... 为了解决磁悬浮列车系统的车轨耦合振动问题,建立了磁悬浮系统的车轨模型,将非线性磁悬浮系统进行了反馈线性化。以线性化之后的系统为研究对象,分析了常规的状态反馈控制方法容易引起车轨耦合振动的原因,提出了一种抑制磁悬浮系统车轨耦合振动的方法,有效地抑制了磁悬浮列车的车轨耦合振动。仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 磁悬浮系统 车轨耦合振动 系统稳定性

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基于卡尔曼滤波的磁浮列车悬浮控制算法研究 被引量：9

4

作者 李晓龙 张志洲 +1 位作者 佘龙华 常文森 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期216-219,共4页

在磁浮列车悬浮控制系统设计中,间隙传感器信号的滤波处理是影响控制效果的重要因素之一。针对磁悬浮系统电磁干扰大,控制实时性要求高的特点,提出了应用卡尔曼滤波的方法处理间隙传感器信号。控制算法中无法直接测量的反馈量,一般都需... 在磁浮列车悬浮控制系统设计中,间隙传感器信号的滤波处理是影响控制效果的重要因素之一。针对磁悬浮系统电磁干扰大,控制实时性要求高的特点,提出了应用卡尔曼滤波的方法处理间隙传感器信号。控制算法中无法直接测量的反馈量,一般都需要构造相应的观测器。而卡尔曼滤波器可以在滤除系统中存在的随机电磁干扰的同时实时估计出控制所需的所有状态信息,有效简化了算法设计提高了控制性能。计算机仿真分析和实验样车的工程实际应用表明,此方法获得了较理想的控制效果。 展开更多

关键词 磁浮列车 卡尔曼滤波 双环控制 状态观测器

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磁悬浮系统的非线性PID控制 被引量：13

5

作者 刘恒坤 郝阿明 常文森 《控制工程》 CSCD 2007年第6期653-656,共4页

在磁悬浮控制系统中采用线性PID控制方法时,如果只是靠增加比例反馈来提高系统的刚度,很可能降低系统的性能,有时甚至会引起系统不稳定。为了提高PID控制方法的刚度,同时又不影响系统的性能,提出了一种非线性PID反馈控制方法。线性PID... 在磁悬浮控制系统中采用线性PID控制方法时,如果只是靠增加比例反馈来提高系统的刚度,很可能降低系统的性能,有时甚至会引起系统不稳定。为了提高PID控制方法的刚度,同时又不影响系统的性能,提出了一种非线性PID反馈控制方法。线性PID控制方法的控制量是通过位置和速度的线性组合来求取,而非线性PID控制的控制量是通过位置和速度的非线性组合来求取,因此采用位置和速度信号的指数组合形式来求取控制量。非线性PID控制方法相对于线性PID控制方法的最大优势是其刚度大、抗外力冲击能力强。实验结果验证了非线性PID控制方法的优越性。 展开更多

关键词 磁悬浮系统 非线性 HD

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磁悬浮列车的双环控制 被引量：21

6

作者 刘恒坤 常文森 《控制工程》 CSCD 2007年第2期198-200,共3页

为了增强控制系统对磁悬浮列车系统参数变化的适应性,将磁悬浮系统分为电流环和位置环进行控制。对于电流环系统,采用模型参考自适应控制方法进行控制,使得在电磁线圈参数变化的情况下,电流环的性能能够保持稳定,这样就将三阶非线性磁... 为了增强控制系统对磁悬浮列车系统参数变化的适应性,将磁悬浮系统分为电流环和位置环进行控制。对于电流环系统,采用模型参考自适应控制方法进行控制,使得在电磁线圈参数变化的情况下,电流环的性能能够保持稳定,这样就将三阶非线性磁悬浮系统降阶为二阶系统;对于二阶系统,首先采用反馈线性化控制方法将系统线性化,然后采用PD控制算法进行控制,从而确保系统在不同工作点处的性能一致。仿真实验结果证明,该方法使磁悬浮列车的适应能力得到了明显的提高。 展开更多

关键词 磁悬浮系统 自适应控制 反馈线性化 全局稳定

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磁悬浮系统的非线性控制 被引量：8

7

作者 刘恒坤 施晓红 常文森 《控制工程》 CSCD 2007年第5期455-457,464,共4页

针对普通线性化控制方法不能满足磁悬浮系统的全局稳定的问题,研究了基于非线性磁悬浮系统模型的精确反馈线性化控制算法设计方法。建立了磁悬浮系统非线性模型,利用状态反馈将系统精确线性化,然后通过极点配置,按照动态性能设计指标计... 针对普通线性化控制方法不能满足磁悬浮系统的全局稳定的问题,研究了基于非线性磁悬浮系统模型的精确反馈线性化控制算法设计方法。建立了磁悬浮系统非线性模型,利用状态反馈将系统精确线性化,然后通过极点配置,按照动态性能设计指标计算出控制参数,得到符合工程实践要求的反馈算法。仿真和实验证明了这种控制方法能够保证磁悬浮控制系统的动态特性,同时具有较好的抗干扰能力。 展开更多

关键词 磁悬浮系统 反馈线性化 全局稳定

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永磁电磁型低速磁悬浮车轨耦合振动抑制新方法 被引量：9

8

作者 李晓龙 龙鑫林 翟明达 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期649-655,共7页

针对永磁电磁混合磁浮列车静浮实验中遇到的车轨耦合振动问题,首先建立考虑轨道弹性的系统数学模型,分析产生振动的原因,提出了通过设置非线性饱和环节、动态调整饱和阈值来抑制车轨耦合振动的新方法。系统在平衡点附近时通过调整饱和... 针对永磁电磁混合磁浮列车静浮实验中遇到的车轨耦合振动问题,首先建立考虑轨道弹性的系统数学模型,分析产生振动的原因,提出了通过设置非线性饱和环节、动态调整饱和阈值来抑制车轨耦合振动的新方法。系统在平衡点附近时通过调整饱和阈值来改变控制输出的幅值特性,逐步消除引起共振的能量,从而达到抑制振动的目的,系统在偏离平衡点时,快速释放饱和环节,进而提升控制器的调节能力和抗干扰能力。 展开更多

关键词 车轨耦合振动 振动抑制 永磁电磁混合型磁悬浮 非线性饱和

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一种适应轨道曲线变化的磁悬浮控制算法 被引量：6

9

作者 刘恒坤 张晓 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1101-1105,共5页

磁浮列车处于不同轨道曲线上时,系统的数学模型会发生变化,这会影响列车的悬浮性能,从而限制磁浮列车的行驶速度;采用加速度计输出和间隙二次微分组合反馈的非线性控制方法,解决了系统模型变化的问题,消除列车在不同轨道曲线上性能改变... 磁浮列车处于不同轨道曲线上时,系统的数学模型会发生变化,这会影响列车的悬浮性能,从而限制磁浮列车的行驶速度;采用加速度计输出和间隙二次微分组合反馈的非线性控制方法,解决了系统模型变化的问题,消除列车在不同轨道曲线上性能改变的不利影响,保持列车悬浮性能不变;仿真结果验证了所采用的控制方法的有效性。 展开更多

关键词 磁悬浮控制 反馈线性化 轨道曲线 加速度计

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非线性磁悬浮系统的稳定性分析 被引量：6

10

作者 刘恒坤 常文森 《兵工自动化》 2004年第6期56-58,共3页

非线性磁悬浮系统的稳定性分析,通过电磁铁动力学和电磁线圈的电压平衡方程,建立磁悬浮系统基本模型。求出系统奇点后,通过系统线性展开求出系统矩阵。用 PD 控制外加电流反馈量,将控制规律带入系统模型方程组求出矩阵的特征方程,由劳... 非线性磁悬浮系统的稳定性分析,通过电磁铁动力学和电磁线圈的电压平衡方程,建立磁悬浮系统基本模型。求出系统奇点后,通过系统线性展开求出系统矩阵。用 PD 控制外加电流反馈量,将控制规律带入系统模型方程组求出矩阵的特征方程,由劳斯判据得知非线性系统稳定的位置反馈系数及取值范围。 展开更多

关键词 稳定性分析 磁悬浮系统 PD控制 劳斯判据

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磁悬浮系统的降阶自适应控制 被引量：2

11

作者 刘恒坤 常文森 施晓红 《控制工程》 CSCD 2006年第5期410-412,共3页

在磁悬浮系统的模型参数变化的情况下,为了保证系统的动态性能保持不变,设计了降阶自适应控制方法。根据电磁铁动力学和电磁线圈的电压平衡方程,建立磁悬浮系统基本模型。采用电流环校正方法,将电流环时间常数尽量减小,使其在低频信号... 在磁悬浮系统的模型参数变化的情况下,为了保证系统的动态性能保持不变,设计了降阶自适应控制方法。根据电磁铁动力学和电磁线圈的电压平衡方程,建立磁悬浮系统基本模型。采用电流环校正方法,将电流环时间常数尽量减小,使其在低频信号段可等效为普通比例环节。在此基础上,采用自适应控制算法,使闭环系统的动态性能满足要求。仿真和试验均证明该方法不但能够满足系统的动态特性要求,而且能够满足系统的实时性要求。 展开更多

关键词 磁悬浮系统 劳斯判据 电流环 自校正控制

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磁悬浮列车的涡流制动 被引量：3

12

作者 龙鑫林 张丙飞 佘龙华 《兵工自动化》 2007年第9期58-59,共2页

结合德国TR07磁悬浮列车的涡流制动装置,分析线性涡流制动的电磁机理。用解析法分析其制动过程中的电磁机理,推导出涡流制动特性方程,并与有关的试验曲线比较,理论计算值与试验值基本吻合,说明特性方程能正确地反映涡流制动力大小与各... 结合德国TR07磁悬浮列车的涡流制动装置,分析线性涡流制动的电磁机理。用解析法分析其制动过程中的电磁机理,推导出涡流制动特性方程,并与有关的试验曲线比较,理论计算值与试验值基本吻合,说明特性方程能正确地反映涡流制动力大小与各物理量之间的关系。 展开更多

关键词 磁悬浮列车 涡流制动 制动力

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磁悬浮系统的简单自适应控制 被引量：3

13

作者 刘恒坤 常文森 《电光与控制》 北大核心 2005年第2期68-70,73,77,共5页

　利用动力学和电磁学方法建立了磁悬浮系统的模型,利用劳斯判据得到了系统稳定的控制参数的范围。给出了一种简单的自适应控制方法和实验数据,最后详细介绍了控制系统的硬件结构以及算法的具体实现。

关键词 磁悬浮系统 PID控制 劳斯判据 自适应控制

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磁通密度反馈在磁悬浮系统中的应用 被引量：1

14

作者 刘恒坤 郝阿明 常文森 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期129-133,共5页

对于磁悬浮列车的悬浮控制,如果取悬浮间隙、电磁铁速度以及电流为状态变量进行反馈控制,在实验中控制参数的稳定区间较小,不易寻找控制参数的稳定区间,而且控制参数之间的影响比较严重;采用悬浮间隙、电磁铁速度以及磁通密度作为状态... 对于磁悬浮列车的悬浮控制,如果取悬浮间隙、电磁铁速度以及电流为状态变量进行反馈控制,在实验中控制参数的稳定区间较小,不易寻找控制参数的稳定区间,而且控制参数之间的影响比较严重;采用悬浮间隙、电磁铁速度以及磁通密度作为状态变量进行反馈控制的方法可以解决上述问题,便于实际的调试工作。仿真结果证明了第二种方法的有效性。 展开更多

关键词 磁悬浮系统 磁通密度反馈 电流环

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误差积分对磁悬浮系统稳定性的影响

15

作者 张晓 刘恒坤 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期961-964,共4页

状态反馈控制是磁悬浮控制系统中的一种常见控制方法,在采用这种控制方法时,需要引入误差积分以消除稳态误差。分析了误差积分对系统性能的影响,得出了误差积分会减小控制参数稳定区域的结论;指出了误差积分的引入会引起系统特征根的突... 状态反馈控制是磁悬浮控制系统中的一种常见控制方法,在采用这种控制方法时,需要引入误差积分以消除稳态误差。分析了误差积分对系统性能的影响,得出了误差积分会减小控制参数稳定区域的结论;指出了误差积分的引入会引起系统特征根的突变,继而引起系统动态特性产生突变的结论,为避免系统性能突变并保证系统的稳定性,求出了特定情况下积分误差反馈系数的范围;最后仿真结果对上述结论进行了验证。 展开更多

关键词 磁悬浮系统 误差积分 稳定性 状态反馈控制

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磁悬浮系统的降阶参数自校正控制

16

作者 刘恒坤 常文森 《兵工自动化》 2005年第5期59-60,62,共3页

磁悬浮系统降阶参数自校正控制,针对直接状态反馈法不足,使闭环系统的动态性满足调节时间和超调量等要求。其降阶指把电流环时间常数调整到尽量小,低频信号段可等效为普通比例环节。该方法以电磁铁动力学和电磁线圈的电压平衡方程,建立... 磁悬浮系统降阶参数自校正控制,针对直接状态反馈法不足,使闭环系统的动态性满足调节时间和超调量等要求。其降阶指把电流环时间常数调整到尽量小,低频信号段可等效为普通比例环节。该方法以电磁铁动力学和电磁线圈的电压平衡方程,建立磁悬浮系统基本模型,利用劳斯判据求出常规PID控制参数并应用到磁悬浮系统的控制参数稳定。 展开更多

关键词 自校正控制 磁悬浮系统 劳斯判据 降阶参数 电流环

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永磁无刷直流电机换相控制研究 被引量：55

17

作者 罗宏浩 吴峻 +1 位作者 赵宏涛 常文森 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第24期108-112,共5页

永磁无刷直流电机具有结构简单、转矩大等显著优点,然而电机的换相过程会引起转矩波动增大、平均转矩下降等许多问题,随着电机速度的增加,这些问题会变得更为突出。根据电机及逆变器的等效模型推导了变速度条件下最佳提前换相角(时间)... 永磁无刷直流电机具有结构简单、转矩大等显著优点,然而电机的换相过程会引起转矩波动增大、平均转矩下降等许多问题,随着电机速度的增加,这些问题会变得更为突出。根据电机及逆变器的等效模型推导了变速度条件下最佳提前换相角(时间)的解析公式。在Saber Simulator与Simulink联合仿真环境中建立了无刷直流电机的换相控制模型,并对算法进行验证。结果表明,利用该公式对提前换相时间进行控制后,对克服平均转矩随速度增大而下降的问题有显著效果。 展开更多

关键词 永磁无刷直流电机 换相 超前角 转矩波动

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基于许-克变换的悬浮电磁铁力与转矩解析计算 被引量：10

18

作者 崔鹏 张锟 李杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第24期129-134,共6页

研究悬浮系统的动力学特性时,需要计算电磁铁与轨道间存在俯仰角情况下的电磁力与电磁转矩。由于此时磁场分布不均匀,常用的计算方法不能满足要求。该文采用许-克变换法把电磁铁磁场与已知分布的简单场对应起来,得到磁场分布的解析解,... 研究悬浮系统的动力学特性时,需要计算电磁铁与轨道间存在俯仰角情况下的电磁力与电磁转矩。由于此时磁场分布不均匀,常用的计算方法不能满足要求。该文采用许-克变换法把电磁铁磁场与已知分布的简单场对应起来,得到磁场分布的解析解,进而得到电磁铁与轨道平行和存在俯仰角2种情况下的电磁力与电磁转矩的计算公式。最后,利用有限元分析软件对磁场进行数值计算,结果表明,基于许-克变换法得到的电磁力与电磁转矩更接近于采用有限元的计算结果。 展开更多

关键词 悬浮系统 电磁力 许-克变换 电磁转矩 有限元仿真

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悬浮间隙微分在磁浮列车系统中的应用 被引量：6

19

作者 刘恒坤 郝阿明 常文森 《控制工程》 CSCD 2008年第1期57-60,共4页

为了解决磁悬浮列车系统中普遍存在而难以解决的车轨耦合振动问题,以磁悬浮列车的车辆-轨道模型为研究对象,分析在普通反馈控制规律作用下容易产生车轨耦合振动的原因,提出并实现了在普通反馈控制规律的基础上,引入电磁悬浮间隙的微分... 为了解决磁悬浮列车系统中普遍存在而难以解决的车轨耦合振动问题,以磁悬浮列车的车辆-轨道模型为研究对象,分析在普通反馈控制规律作用下容易产生车轨耦合振动的原因,提出并实现了在普通反馈控制规律的基础上,引入电磁悬浮间隙的微分信号来抑制车轨耦合振动的方法。考虑到实验过程中,由于噪声的影响,微分信号难以准确获取,介绍了一种能够抑制噪声的微分信号求取方法,给出了实验和仿真结果,验证了本文提出的控制方法的有效性。 展开更多

关键词 磁悬浮列车系统 车轨耦合振动 悬浮间隙微分 反馈线性化

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一种新型间隙传感器研究 被引量：3

20

作者 周文武 吴峻 李璐 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1514-1516,共3页

间隙传感器线圈电阻的温度漂移是导致传感器输出漂移的主要因素.为了抑制温度对间隙传感器的影响,设计新的传感器探头和测量电路;新的传感器探头跟现有传感器探头最大不同是在现有传感器探头的基础上增加了一个与传感器线圈完全一样的... 间隙传感器线圈电阻的温度漂移是导致传感器输出漂移的主要因素.为了抑制温度对间隙传感器的影响,设计新的传感器探头和测量电路;新的传感器探头跟现有传感器探头最大不同是在现有传感器探头的基础上增加了一个与传感器线圈完全一样的补偿线圈;并将补偿线圈和传感器线圈组成电桥测量电路.实验表明新传感器在0-80℃范围内温度漂移为0.08mm,温度稳定性好. 展开更多

关键词 间隙传感器 温度漂移补偿 电桥 补偿线圈 传感器线圈

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