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基于Halbach阵列的混合电动磁悬浮系统建模与控制
| 论文题名： | 基于Halbach阵列的混合电动磁悬浮系统建模与控制 |
| 关键词： | Halbach阵列;电动磁悬浮列车;PID控制 |
| 摘要： | 永磁电动磁悬浮系统具有自稳定、无需励磁电流、无需冷却系统、悬浮间隙大等优良性能，在超高速真空管道列车中应用具有得天独厚的优势。论文以超高速管道列车为应用背景，设计了基于Halbach阵列的混合电动磁悬浮支撑系统。在建立其基本理论的基础上，分析了其特性并设计PID和模糊PID悬浮控制器。论文主要完成了以下工作： (1)提出了一种基于 Halbach阵列的混合电动磁悬浮列车原理结构。分别对其悬浮支撑系统、导向系统进行了设计。 (2)对存在倾角情况的磁力进行了解析，以磁场强度的平方与重力的比值为优化指标对Halbach阵列的结构进行了优化，然后利用最小二乘法对磁力公式系数函数进行了拟合优化。 (3)分析了永磁电动磁悬浮系统的特性，建立了混合电动磁悬浮系统动力学方程，并采用平衡点线性化手段对其进行了线性化处理以及能控、能观性分析。 (4)先采用 PID控制方法对混合电动磁悬浮系统进行了控制仿真，然后针对PID控制器存在的局限性，结合PID和模糊控制各自的优势设计了模糊PID控制器。 对混合电动磁悬浮系统的特性分析以及其线性化分析结果表明，基于可转动式Halbach阵列结构的混合电动磁悬浮列车，可用控制电流共模量控制悬浮间隙，用其差分量控制Halbach阵列板的转动。仿真结果表明，相比于PID控制，在模糊 PID控制器作用下悬浮系统的响应速度更快，同时也具有更强的轨道适应能力。 |
| 作者： | 马于龙 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 胡业发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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