高速磁浮列車懸浮搭接結構的冗余控制問題研究.pdf

1、本文以解決高速磁浮列車搭接結構單個懸浮點失效情況下的冗余控制問題為研究目的，主要研究內容包括以下幾方面：
　　第一，懸浮系統(tǒng)的模型建立。本文介紹了高速磁浮列車中特有的懸浮搭接結構，分析了其結構特點，建立了能夠較為準確反映系統(tǒng)特性的搭接結構數(shù)學模型，為懸浮控制算法的研究準備了條件。
　　第二，搭接結構抗干擾懸浮算法的研究。搭接結構中單個懸浮點失效對相鄰懸浮點是一個很大的沖擊。從發(fā)生故障到檢測出故障之間總是存在著時間延遲。在這個

2、時間段之內，系統(tǒng)控制參數(shù)來不及作出調整。為保證故障發(fā)生后相鄰懸浮點不發(fā)散，提高懸浮系統(tǒng)的抗干擾能力尤為必要。
　　本文分析了電流反饋和位置反饋在懸浮控制中的作用，提出了非線性串級控制算法，對常規(guī)的線性串級控制算法進行改進；然后探討了加速度信號在抗干擾控制中的應用，提出了加速度信號的處理方法；進而針對懸浮控制系統(tǒng)中的斬波器飽和環(huán)節(jié)進行了分析，得到了車載電網(wǎng)電壓與列車抗干擾能力之間的關系；最后提出一種電流環(huán)的設計方法，在常規(guī)電流負反饋

3、的基礎之上增加了電流隔直正反饋，利用最優(yōu)化理論進行了控制參數(shù)設計，提高了電流響應速度。
　　第三，懸浮搭接結構的冗余控制器設計。利用抗干擾懸浮算法的研究成果，引入電流隔直正反饋、加速度隔直負反饋進行了主控制器和容錯控制器的設計。設計過程中首先對系統(tǒng)進行降階，隨后利用線性二次最優(yōu)設計方法完成參數(shù)設計。仿真結果表明在搭接結構中一個懸浮點完全失效的情況下，所設計的控制器能夠實現(xiàn)搭接結構穩(wěn)定懸浮并有較強抗干擾能力，提高了列車的安全性和可靠