文档介绍：北京交通大学
博士学位论文
高速磁浮列车最优速度曲线及其跟踪控制研究
姓名:杨光
申请学位级别:博士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:唐祯敏
20070401
摘要高速磁浮列车是未来交通的重要发展方向之一。高速磁浮交通技术研究已经被列为国家“十五”苹卮笞ㄏ睢1疚囊缘鹿咚俅鸥×谐迪低澄Q芯慷韵螅以实现列车安全正点、舒适节能地自动驾驶为目标,对列车运行的最优速度曲线及其跟踪控制问题以及与此相关的问题进行了研究。论文的主要研究工作及创新点总结如下。A吮阌诜治龊颓蠼獯鸥×谐档脑诵泄媛桑捎媚夂头椒ǘ源鸥×谐翟行的非线性动力学模型进行了近似处理,得到了适用于相同类型而不同编组列车系统的统一的近似动力学模型,并给出了隐式解析解的通用表达形式。研究了恒力作用下列车运行的规律,并给出了已知列车运行规律求解控制力的迭代搜索算低车胤治隽舜鸥×谐档乃匏俣确阑の侍猓岢隽嘶诙ρP偷安全速度防护曲线的求解算法,确定了列车运行的安全速度域。研究了列车速度越界后的防护措施,并给出了列车超速防护下的涡流制动切换算法。诖鸥×谐档亩ρP停园踩ā⑹媸饰T际跫直鹎蠼饬俗短时间和最小能量的最优控制问题,在理论分析的基础上给出了工程化求解方法。针对最小能量控制下确定惰行切换点的关键问题,给出了两种求解方法。基于求解不同定时条件下的最小能量得到了能耗随运行时间变化的曲线,为铺画列车运行图提供了重要的依据。梅蠢∠咝曰际酰砹舜鸥×谐迪低车姆窍咝远ρP停杓了非线性补偿器和控制器。仿真结果表明,所设计的控制系统实现了列车速度良好地跟踪目标速度曲线。诜治黾钢值湫凸斓澜煌ǖ牧谐底远刂葡低程氐愕幕∩希岢隽艘种更完善、安全性和可靠性更高的新型运行控制系统体系结构。分析了新结构中的列车运行仿真系统的核心功能,并基于磁浮列车最优速度曲线的理论和算法设计了运行速度曲线优化模块的功能,为铺画高速磁浮交通系统的运行图提供了技术支撑。综上所述,本文对磁浮列车最优速度曲线及其相关研究成果,将为高速磁浮列车研究提供有益的参考,具有重要的理论意义和应用价值。关键词:高速磁浮列车;安全速度防护;最短时间速度曲线;最小能量速度曲线;速度跟踪控制;运行控制系统;体系结构;列车运行仿真系统分类号:法。
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图与表清单磁浮列车的分类⋯⋯⋯⋯⋯.和咚俅鸥×谐倒ぷ髟怼低速磁浮列车工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。运行控制子系统与其它子系统的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..论文的主要内容及其相互关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..磁浮列车纵向受力示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。基本阻力曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯近似曲线和原始曲线比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯拟和阻力曲线和原始阻力曲线比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.恒力作用下磁浮列车的动态特性曲线現恒力作用下列车的狥曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。基本控制问题描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。作用力随迭代次数变化的曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。安全速度域示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。安全速度防护曲线的求解方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。安全速度防护上限曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。安全速度防护下限曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。列车超速防护示意图⋯⋯⋯.涡流制动切换原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。欠速防护示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。安全速度防防护曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.磁浮列车典型的运行过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。情况牵引加速阶段情况制动减速阶段多段限速情况下的最短时间控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。
图安全速度约束曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯恒定最大牵引力下的加速度曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯恒定最大制动力下的减速度曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..求解满足安全速度约柬的减速曲线⋯确定惰行切换点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯能耗.,随站间运行时间谋浠摺自动驾驶控制系统框图系统的开环结构图反馈线性化后系统的开环结构图⋯⋯自动驾驶控制系统闭环结构图⋯⋯⋯无干扰情况下控制系统的仿真框图⋯⋯无干扰情况下列车的速度及控制器输出曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...增益变化时系统的动态性能⋯⋯⋯⋯干扰情况下控制系统的町抡婵蛲肌阶跃干扰下系统的动态性能及控制器的输出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯白噪声干扰下系统的动态性能及控制器的输出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..轮轨列车和高速磁浮列车的支撑、导向和驱动原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯城市轨道交通系统简图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.德国高速