高速磁浮列车精确停车控制研究

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停车精度是影响高速磁浮交通系统运营效率的重要技术指标之一。尽管轮轨列车精确停车控制取得了较丰富的研究成果,但是,高速磁悬浮列车在牵引、定位、制动等方面与轮轨列车存在巨大差异,轮轨列车的研究成果不能直接应用于高速磁浮列车,因此,研究高速磁浮列车的精确停车控制具有重要的理论意义及应用价值。本文借鉴轮轨列车的研究成果,针对磁悬浮列车特点,设计了高速磁浮列车精确停车制动控制器。首先,针对高速磁浮的特点,建立了高速磁浮列车的动力学模型;然后,基于列车制动过程具有重复性的特点,分别设计了高速磁浮列车精确停车P型迭代学习控制器及最优终端迭代学习控制器,并对算法进行了改进优化,通过仿真对比得到更高的停车精度;最后,搭建了牵引控制仿真平台,并完成了测试验证。论文主要内容如下:(1)针对高速磁浮列车的技术特征,无轮轨接触摩擦、同步直线电机牵引、新增电磁涡流阻力、新增车载直线发电机运行阻力、采用车载涡流制动和落车滑撬摩擦制动,建立了高速磁浮列车的动力学模型,在此基础上,通过二次拟合得到了适用于不同列车编组的动力学模型;(2)借鉴轮轨列车停车控制的研究成果,针对高速磁浮列车目标制动曲线的追踪问题,提出了一种改进的迭代学习控制算法,通过优化下一次迭代的系统输入计算方式,降低了起始制动位置存在波动对停车精度的影响,在此基础上,设计了高速磁浮列车精确停车的一、二阶P型迭代学习控制器,并通过仿真对比验证了改进算法的有效性;(3)基于制动力恒定的假设,只考虑停车过程的初始状态和终端状态,设计了高速磁浮列车最优终端迭代学习精确停车控制器,给出了在起始制动位置存在有界波动时停车误差为有界的理论证明,为降低起始制动位置存在波动对停车精度的影响对算法进行改进,通过仿真对比验证了改进算法的有效性;(4)针对某高速磁浮列车仿真试验线,搭建了一套牵引控制仿真平台,编制了精确停车控制算法软件功能模块,并应用于牵引控制仿真系统软件,验证了本文设计的高速磁浮列车精确停车控制器的有效性。图79幅,表6个,参考文献86篇。
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