磁浮列车安全协同悬浮控制方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种磁浮列车安全协同悬浮控制方法及装置，其中，方法包括：对磁浮列车悬浮系统进行受力分析，建立安全约束和输入饱和下的悬浮系统数学模型；基于悬浮系统数学模型，引入协同变量和载重自适应律，设计悬浮系统前后悬浮点的协同控制律；引入自适应控制障碍函数，获取载重未知情况下保障气隙安全的约束条件；根据约束条件修正协同控制律，得到悬浮系统安全协同控制器。由此，解决了相关技术中，在列车运行过程中仍会出现因载重变化而导致的悬浮系统掉点、碰轨问题，进而影响列车的安全性和运行效率等问题。性和运行效率等问题。性和运行效率等问题。

【技术实现步骤摘要】
磁浮列车安全协同悬浮控制方法及装置


[0001]本申请涉及磁浮列车悬浮控制
，特别涉及一种磁浮列车安全协同悬浮控制方法及装置。

技术介绍

[0002]磁浮列车由于其噪声小、爬坡能力强、无摩擦等技术优势，是未来轨道交通发展的重要方向之一。悬浮系统控制是其核心技术之一，其原理是通过控制悬浮电磁铁两端的励磁电流改变悬浮电磁铁与轨道之间悬浮间隙的大小，一般情况下，期望悬浮间隙为8
‑
10mm。
[0003]相关技术中，通常采用等间隙控制方法进行解耦，通过调节各悬浮点的电流，使得悬浮点产生的合力等于磁浮列车所需的悬浮力，且在悬浮控制方面，相关学者已有很多研究，常见的PID控制(proportional
‑
integral
‑
derivative control，比例积分微分控制)、模型预测控制、自适应控制和鲁棒控制皆有研究。
[0004]然而，相关技术中，在列车运行过程中仍会出现因载重变化而导致的悬浮系统掉点、碰轨问题，进而影响列车的安全性和运行效率。
>
技术实现思路
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁浮列车安全协同悬浮控制方法，其特征在于，包括以下步骤：对磁浮列车悬浮系统进行受力分析，建立安全约束和输入饱和下的悬浮系统数学模型；基于所述悬浮系统数学模型，引入协同变量和载重自适应律，设计悬浮系统前后悬浮点的协同控制律；引入自适应控制障碍函数，获取载重未知情况下保障气隙安全的约束条件；以及根据所述约束条件修正所述协同控制律，得到悬浮系统安全协同控制器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对磁浮列车悬浮系统进行受力分析，建立安全约束和输入饱和下的悬浮系统数学模型，包括：采用牛顿定律对所述磁浮列车悬浮系统的垂向运动进行受力分析，建立安全约束和输入饱和下的悬浮系统垂向运动学方程，其中，所述悬浮系统垂向运动学方程为：入饱和下的悬浮系统垂向运动学方程，其中，所述悬浮系统垂向运动学方程为：入饱和下的悬浮系统垂向运动学方程，其中，所述悬浮系统垂向运动学方程为：入饱和下的悬浮系统垂向运动学方程，其中，所述悬浮系统垂向运动学方程为：其中，M和g分别为悬浮模块的载重和重力加速度，δ1()和δ2()分别为前后两个悬浮点的悬浮间隙,v1()和v2()分别为前后两个悬浮点的悬浮间隙的速率，λ2＝l2/(4)
‑
1，λ1＝l2/(4)+1，l为悬浮模块的长度，J＝Ml2/12为悬浮模块的转动惯量，k
a
＝μ0AN2/4，μ0为空气磁导率，A为有效磁极面积，N为线圈匝数，u1()和u2()分别为前后两个悬浮点所产生的控制输入。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入协同变量和载重自适应律，设计悬浮系统前后悬浮点的协同控制律，包括：引入误差变量，并基于所述误差变量设计总李雅普诺夫函数，以引入所述载重自适应律：其中，误差变量为e
1j
＝
j
()
‑
δ
r
，δ
r
为期望悬浮气隙，e
2j
＝
j
()
‑
α
1j
，α
1j
为虚拟控制律，Γ
l
为待设计正参数；基于所述载重自适应律，引入所述协同变量，生成所述悬浮系统前后悬浮点的协同控制律：制律：其中，
k2为待设计正参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应控制障碍函数为：其中，∈
min
为最大允许控制误差上界，为载重估计误差，和Γ
b
为待设计正参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述悬浮系统安全协同控制器为：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述悬浮系统安全协同控制器为：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述悬浮系统安全协同控制器为：其中，j＝1,2表示前后悬浮点的序号，u
a
＝[u
a1 u
a2
]
T
，u＝[u1(t) u2(t)]
T
,,,γ>0为待设计参数，为M的最大估计误差，i
max
为系统最大控制输入电流。6.一种磁浮列车安全协同悬浮控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：游科友，张天博，李星辰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：