论文部分内容阅读
作为直线电机轨道交通系统中的牵引电机,扁平形单边直线感应电机(Single-sided linear induction motor,SLIM)与传统的旋转电机牵引传动相比,具有结构简单、地下隧道的断面小、爬坡能力强、噪声低等优点,但也存在着效率和功率因数低、能耗高的缺点,如何提高其效率成为应用中最为关心的问题。所以,对直线感应电机的动推力和垂向力动态性能测试就显得至关重要。因此,本文中测试直线感应电机动推力和垂向力的测试平台意义重大。该平台利用磁悬浮的原理让直线电机以恒定气隙悬浮,通过位置传感器计算直线电机的加速度,得出直线电机的动推力;由于电磁悬浮系统在气隙恒定的情况下,电磁铁的电流与电磁引力为一一对应关系,所以根据控制直线电机悬浮的电磁铁电流就可以方便而且准确的推算出直线电机的垂向力大小。这里,对悬浮系统实现定气隙稳定悬浮的控制研究是本论文的主要内容。文章的主要内容是对该测试平台的悬浮控制部分进行研究,该测试平台的悬浮部分是利用电磁永磁混合悬浮方式。本文详细分析了混合悬浮系统的非线性动态模型,并通过平衡点附近线性化和非线性反馈线性化两种方法,分别建立了对应的悬浮线性系统模型。针对混合悬浮系统的非线性特性,利用非线性反馈线性化理论,以及PID控制方法,研究了PID控制策略,并利用稳定判据,讨论了PID控制中参数的选取,进行了悬浮仿真实验,实验证明了所提控制方法的可行性。另一方面,在反馈线性化的基础上,结合滑模变结构控制理论,设计了混合磁悬浮系统的滑模变结构控制器,研究了滑动模态存在的条件,并进行了仿真验证。通过仿真验证了控制方法的合理性之后,结合系统的硬件平台,编写了悬浮控制程序,最后进行了混合悬浮系统调试,实现了系统的稳定悬浮,为该测试方法的实现奠定了基础。