磁悬浮列车气隙悬浮系统网络化控制策略研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyitzl
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气隙悬浮控制是磁悬浮列车的核心和关键技术,悬浮控制器的性能直接决定了磁悬浮列车运行的平稳性和乘客乘坐的舒适性,因此悬浮控制器的研究对磁悬浮列车的发展具有重大的理论意义与应用价值。本文以磁悬浮列车气隙悬浮系统为研究对象,建立了刚性轨道下磁悬浮列车气隙悬浮控制系统的数学模型,设计了三种网络化控制器,并通过算例仿真验证了各网络化控制器的控制效果。本文主要的研究内容如下:(1)以单电磁铁单自由度的悬浮系统为研究对象,建立了刚性轨道下磁悬浮列车气隙悬浮控制系统的数学模型,并将该模型利用泰勒公式进行了线性化处理,对磁悬浮列车气隙悬浮开环系统的稳定性进行了分析,得出了该悬浮系统是一个不稳定的系统。(2)设计了磁悬浮列车气隙悬浮系统网络化状态反馈控制器,将网络控制过程中带来的问题处理成了常数时延,引入调节参数对常数时滞进行变换处理,构造了具有参数调节作用的指数型Lyapunov-Krasovskii泛函,证明了该网络化状态反馈控制系统的指数渐进稳定性,通过算例仿真验证了该网络化状态反馈控制器的控制效果。(3)设计了磁悬浮列车气隙悬浮系统网络化多通道控制器,在该网络化多通道控制系统中使用了多个网络传输通道和前端带有缓冲区域的控制器,以此来解决网络化控制过程中数据包时延、丢失以及乱序等问题,构造了指数型Lyapunov-Krasovskii泛函,证明了该网络化多通道控制系统的指数渐进稳定性,通过算例仿真验证了该网络化多通道控制器的控制效果,并且与磁悬浮列车气隙悬浮系统网络化状态反馈控制器做了对比分析,结果表明了该网络化多通道控制器的控制效果较好。(4)考虑了网络化控制过程中数据包时延、丢失、乱序以及该控制系统具有外界干扰力等问题,并且使用了前端带有逻辑判断作用ZOH的事件驱动执行器,利用二次凸组合的方法设计了磁悬浮列车气隙悬浮系统网络化H∞控制器,确保了该悬浮系统满足H∞性能指标和该网络化控制系统的鲁棒稳定性,通过算例仿真验证了该网络化H∞控制器的控制效果,并且与磁悬浮列车气隙悬浮系统网络化状态反馈控制器和网络化多通道控制器做了对比分析,结果表明了该网络化H∞控制器的控制效果更好。
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