直线感应电机驱动的城市轨道交通系统具有直接驱动、不受限于轮轨间的黏着特性、爬坡能力强、转弯半径小、选线方便、隧道开挖半径小等优点，已逐渐在城市轨道交通中得到广泛应用。　　 本文从城轨交通用直线感应电机的设计开始，到电机的次级结构优化及静态性能自动测试系统；接下来研究了电机的高性能矢量控制策略，最后设计并实现了直线感应电机驱动的地铁试验线动态运行控制系统。　　 本文主要做了以下几个方面的工作：　　 第1章，回顾了直线电机的发展历程，介绍了直线电机的结构、原理以及分类，然后介绍了直线电机驱动的城轨交通系统发展与现状，接着介绍了直线感应电机分析方法、设计及优化技术以及控制策略，最后确立了论文的研究主题：城轨交通用直线感应电机优化设计与驱动控制。　　 第2章，从城轨交通用直线感应电机的设计特点入手，介绍了将电机等效为双边型非磁性次级直线感应电机进行设计的方法，并指出该方法的不足之处——忽略了次级铁芯。为弥补不足，提出将该方法与有限无方法结合设计电机，以考虑复合次级中次级铁芯的影响。同时，还指出了城轨交通用直线感应电机驱动控制的特点，为本文的研究打下基础．　　 第3章，为提高电机起动性能，对直线感应电机的次级结构进行了优化设计。首先通过3D参数化有限元分析了次级结构参数变化对电机起动性能的影响，从中找出对电机起动力特性影响最大的两个参数，即次级铝板厚度及次级板宽度。在3D有限元分析结果的基础上，建立了反映电机起动力特性的，以次级结构为参数的表面响应模型。基于此表面响应模型，通过引入多目标遗传算法，以次级结构参数为设计变量、以电机获得最大起动推力和最小法向力为优化目标，对电机进行了多目标优化。优化后，电机的起动力特性得到显著提升。因此，在城轨交通应用中，在电机起动路段通过适当改变次级结构参数，可显著提高电机起动特性。　　 第4章，设计并实现了城轨交通用直线感应电机静态性能自动测试系统，以项目的直线感应电机样机对测试对象，给出了测试结果，并对测试结果进行了分析。该测试系统为直线电机静态性能测试提供了一种方案。计算机及数据采集卡，配以不同的软件功能模块，便可实现各种测量和仪器控制功能。与传统测试系统相比，基于虚拟仪器的测试系统开放灵活，系统升级方便，开发和维护成本低。随着虚拟仪器技术的推广，基于总线型连接、模块化设计，可自由组合的电机测试系统是电机生产厂家乐于采用的，是未来测试系统的发展趋势。　　 第5章，对电机的矢量控制策略进行了研究。提出城轨交通用SLIM等效电路参数获取的新方法，同时提出SLIM推力前馈补偿器以使推力与磁链完全解耦，并给出了推力和磁链在PI调节下SLIM在不同运行工况下的仿真结果。为进一步提高矢量控制系统的动态响应，提出通过将推力PI调节器中的比例环节，替换为单输入单输出的模糊调节器，并保留积分环节的模糊PI调节器。单输入单输出模糊规则简单，易于实际应用，仿真结果表明推力调节器采用模糊PI调节后，矢量控制在不同的工况(6m/s、12m/s)下的动态响应更为迅速。最后提出控制器参数的优化思路，并利用Matlab优化工具箱对推力及磁链的PI调节的控制参数进行了优化，并与未优化的结果进行了对比，优化结果表明优化后的控制器控制效果更佳.　　 第6章，设计并实现了直线电机地铁试验线全数字动态运行控制系统。该系统基于无线控制与通讯，采用PC及数字信号处理器DSP，极大地简化控制系统的硬件结构，并能实现车辆的可靠运行控制，这为直线电机驱动的轨道交通的动态运行控制提供了一种解决方案。采用的TMS320F2407是当前实用的电机控制专用芯片，功能强大，价格合理，可实现复杂的控制以及数据计算，可极大缩短系统开发周期。通过计算机并口的EPP模式扩展操作按钮以及显示面板，实现方法简单，成本低，这为基于PC的操作台系统设计提供了一种低成本方案。整个控制系统运行可靠，具有较强的工程指导意义。　　 第7章，总结了论文的研究成果，并指出本文的创新点，最后展望了下一步的研究工作。　　 本文的创新点主要有以下3点：　　 (1)建立了描述城轨交通用直线感应电机起动推力及法向力特性的基于3D有限元结果的表面响应模型，并利用多目标遗传算法对电机启动段的次级结构进行多目标优化：即以获取最大起动推力和最小法向力为优化目标。　　 (2)将模糊控制的快速性与PI控制的静态无差相结合，提出SLIM矢量控制中模糊PI推力调节器，并提出了PI控制器的参数优化方法，该控制器结构简单，适应性好。　　 (3)研制了直线感应电机地铁试验线的全数字动态运行控制系统以及电机静态性能自动测试系统。其中动态运行控制系统包括车载逆变、无线控制及通讯、远程监控，是城轨交通用直线感应电机驱动控制的大胆尝试；静态性能自动测试系统可实现轨道交通用大功率直线感应电机的堵动推力及法向力、电机电压、电流、输入功率、功率因数等参数进行自动测试。