单磁铁悬浮控制系统反馈参数动力学特性分析

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1、2012年10月噪声与振动控制第5期文章编号：1006-1355(2012)05-0062-05单磁铁悬浮控制系统反馈参数动力学特性分析梁鑫，罗世辉，马卫华（西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都610031）摘要：单磁铁悬浮系统是磁浮列车最简单，最基本的研究单元。为研究悬浮控制系统反馈系数对磁浮列车稳定性的影响，建立单磁铁—轨道—悬浮系统参考模型，推导单磁铁—导轨的动力学方程，引入状态反馈控制规律，推导出反馈控制规律中的各反馈系数对悬浮系统的物理意义，与普通二次振动模型相比发现，改变间隙反馈系数相当于改变悬浮

2、刚度，速度反馈系数的改变相当于改变悬浮系统的阻尼，改变加速度反馈系数相当于改变悬浮系统的质量。最后从数学的角度设计单磁铁悬浮系统状态观测器，研究发现对于轨道不同频率的不平顺，观测器的反应有所不同，对于高频激扰，悬浮系统能够达到平衡状态，受高频激扰的影响较小，而对于低频激扰来说，悬浮系统会跟随激扰发生振动。关键词：振动与波；悬浮控制系统；单磁铁悬浮；单磁铁—轨道—悬浮系统模型；反馈系数中图分类号：TB533+2文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-1335.2012.05.014Dyna

3、micCharacteristicsofFeedbackCoefficientofSingleMagnetSuspensionControlSystemLIANGXin,LUOShi-hui,MAWei-hua(StateKeyLaboratoryofTractionPower,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Singlemagnetsuspensionsystemisthemostsimpleandfundamentaluniti

4、nmaglevtrainresearch.Toinvestigatetheeffectsoffeedbackcoefficientofmaglevtraincontrolsystemonstabilityofthemaglevtrain,the“singlemagnet-track-suspension”systemreferencemodelhasbeenestablished.Throughdeductionofitsdynamicequationandintroductionofthelawofstatef

5、eedbackcontrol,thephysicalmeaningofeachfeedbackcoefficientinthelawonthesuspensionsystemwasrevealed.Itisshownbycomparisonwithordinary2-ordervibrationmodelthatchangeofclearancefeedbackcoefficientmeanschangeofsuspensionstiffness,changeofspeedfeedbackcoefficientm

6、eanschangeofsuspensionsystemdamping,andchangeofaccelerationfeedbackcoefficientmeanschangeofsuspensionsystemmass.Theobserverforstateofsinglemagnetsuspensionsystemwasdesignedmathematically.Itisfoundthatthevibrationresponseofthesuspensionsystemisnotsignificantfo

7、rhighfrequencyexcitation,butnotableforlowfrequencyexcitation.Keyword:vibrationandwave;suspensioncontrolsystem;singlemagnetsuspension;themagnets-track-suspensionsystemmodel;feedbackcoefficient磁浮列车通过悬浮控制系统实现车辆的悬浮，为对单个悬浮控制点的研究。每一个悬浮控制点可车辆采用模块化结构，实现了悬浮系统中各个控制以视为单

8、磁铁悬浮控制，其所实现的是一种有源主点之间的机械解耦，使得对悬浮控制系统研究转化动控制过程，最基本要求是要保证在各种内外扰动作用下仍然能够保持平衡稳定的悬浮。单磁铁悬浮收稿日期：2011-12-28是磁浮系统中最简单、最基本的模型，因此，利用单基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目磁铁模型进行研究便于研究悬浮控制的一些基本问(51005190)；[1]题。霍英东教