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控制电流波动条件下中低速磁浮车桥垂向耦合振动的研究
| 论文题名： | 控制电流波动条件下中低速磁浮车桥垂向耦合振动的研究 |
| 关键词： | 中低速磁浮交通;车桥垂向振动;电流波动;PID控制 |
| 摘要： | 随着经济快速增长，中国城市轨道交通得到了飞跃发展。中低速磁浮交通系统凭借其爬坡能力强和建设成本低等优点，已成为城市轨道交通中重要组成部分，具有广阔的发展应用前景。在工程化应用中，中低速磁浮交通系统曾出现过强烈的车桥耦合振动现象，车桥耦合振动会严重影响车辆行车安全性和舒适性，也会导致桥梁结构出现较大的变形和振动，影响桥梁结构的安全性和耐久性，因此有必要对此展开深入研究。悬浮控制电流是磁浮交通系统中悬浮模块的重要变量，控制电流的波动特性会影响磁浮车桥耦合系统的振动。本论文研究了控制电流波动条件下中低速磁浮车桥垂向耦合的振动，主要研究内容如下： （1）分析了电磁悬浮系统的悬浮、导向和驱动基本原理，以及悬浮恒定电流和悬浮控制电流的特性。依据控制电流波动特性建立了基于控制电流的电磁悬浮模型，其中利用比例—积分—微分控制器推导了悬浮控制电流的计算模型，并利用稳定性判据推导了计算模型中控制电流波动参数的稳定范围，最后得到基于悬浮控制电流的电磁悬浮力表达式。 （2）建立了控制电流条件下中低速磁浮车桥耦合振动系统动力学模型。模型包括中低速磁浮车辆模型和轨道梁模型。其中，根据中低速磁浮车辆的结构特点，通过达朗贝尔原理推导磁浮车辆动力学方程，方程中考虑悬浮控制电流波动特性；提出轨道梁的假定，采用有限单元法推导轨道梁动力学方程。最后建立了中低速磁浮车桥耦合振动方程，利用FORTRAN计算机语言编制数值仿真程序以计算耦合振动方程，并在Visual Studio开发软件中实现。 （3）系统研究了悬浮控制电流条件下中低速磁浮车桥耦合振动系统垂向动力响应特征。结果表明，随着控制电流中积分参数和微分参数的共同增大，耦合系统的总体动力响应会先降低再增加；控制电流条件下耦合系统的动态响应处于安全值；当研究控制电流的波动参数组合在不同车速下对耦合系统的影响时，发现在不同参数组合下耦合系统的动力响应均随车速的增加而增加，参数组合I（积分参数K??=30、微分参数K??=170）比参数组合II（K??=40、K??=180）更具优势；当研究控制电流的参数组合在不同跨径下对耦合系统的影响时，发现在不同参数组合下耦合系统的动力响应均随跨径的增加而增加，参数组合I更适用于大跨径的耦合系统，参数组合II更适用于小跨径的耦合系统。 |
| 作者： | 林泽辉 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李林安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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