磁浮列车悬浮系统的预测控制研究

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1、学校代码：密级：公开乂攀硕士学位论文磁浮列车悬浮系统的预测控制研究作者姓名张振霖学科专业交通信息工程及控制指导教师周永华教授培养院系电子信息工程学院硕士学位论文磁浮列车悬浮系统的预测控制研究作者：张振霖导师：周永华北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校

2、用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名：签字曰期：年令月签字曰期：力年《月多学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文磁浮列车悬浮系统的预测控制研究作者姓名：张振霖学号：导师姓名：周永华职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：交通信息工程及控制研究方向：计算机控制北京交通大学年月致谢本论文的工作是在我的导师周永华教授的悉心指导下完成的。周永华老师的学术风格、工作和生活态度给了我以极大的启发与影响，在学习、生活和工作上都给予了我很大的关心与帮助，特别是在人生道路的选择以及追求上，

3、导师的高瞻远瞩让我折服，让我明确了人生未来的方向。在此，我由衷感谢三年来周永华老师对我的关心、教导和帮助。在实验室学习和撰写论文期间，王志刚、叶婧、吴健雄、程志辉等同学在学术科研和生活方面，给予了我很多帮助，在此也向他们表示衷心的感谢。另外，还要感谢我的父母和我的亲人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。摘要摘要随着当今社会不断发展，人们对交通快速性、安全性、舒适性、环保性等要求不断提高，磁浮列车作为一种快速高效、节能环保的交通工具，将会在现在及未来拥有较大的发展空间。作为磁浮列车关键控制技术之一，悬浮控制是实现列车运行的基础和前

4、提。所以，如何提高悬浮控制系统的性能具有重要的研宂意义，同时也成为了研究热点。目前，国内外针对磁浮列车悬浮控制的算法有一定研究，但是关于模型预测控制方法的研宄还比较少，特别是处理带有约束的目标优化控制。本文以电磁悬浮（型磁浮列车为研宄对象，进行列车悬浮系统的预测控制算法研宄，其主要研宄内容如下：第一，建立磁浮列车悬浮系统非线性模型，应用非线性控制系统理论对模型进行稳定性分析；分别釆用近似线性化镇定和反馈线性化镇定两种方法对悬浮系统进行状态反馈镇定控制，并仿真比较和分析两种方法的优劣。第二，在反馈线性化镇定的基础上，利用模型预测控制方法设计磁浮

5、列车悬浮系统的无约束预测控制器。通过加入干扰变量模拟爬坡阻力、外部压力等不确定因素，提高悬浮控制系统的抗干扰能力。第三，进一步提升控制性能目标，考虑列车运行安全性、平稳性和乘坐舒适性，对悬浮间隙、变化速度和加速度的波动范围进行约束限制，设计磁浮列车悬浮系统的约束预测控制器。针对控制实时性的要求，选用可行高效的原对偶内点法，设计基于原对偶内点法的约束优化算法，并再分析原对偶内点法的潜在问题，进一步设计具有更高效率的基于预测校正原对偶内点法的约束优化算法。最后，通过仿真验证所设计控制算法的可行性和有效性。本文釆用模型预测控制方法解决磁浮列车悬浮控

6、制问题，能够方便地处理带有约束的目标优化控制，且对干扰摄动具有良好的控制性能；基于预测校正原对偶内点法的约束优化算法具有较高的运算效率，确保了算法的实时性和可行性。仿真结果表明，本文提出的模型预测控制算法能够很好地满足磁浮列车悬浮过程中的多约束、实时性和抗干扰性能要求。关键词：磁浮列车悬浮系统；近似线性化；反馈线性化；状态反馈镇定；模型预测控制；原对偶内点法；预测校正原对偶内点法ABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofmodernsociety,peopleconstantlyputuptherequireme

7、ntsontraficquickness,safety,comfortandenvironmentprotection.Asafast,efficient,energy-savingandenvironmentallyprotectivevehicle,maglevtrainwillhavealargedevelopmentspaceatpresentandinthefuture.Asoneofthekeycontroltechnologyofmaglevtrain,thelevitationcontrolisthebasisandpreco

8、nditiontorealizetrainoperation.So,howtoimprovetheperformanceofmaglevlevitationcont