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磁浮列车涡流制动系统建模及紧急制动控制策略的研究

作　者: 邓妮
导　师: 韦巍
学　校: 浙江大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 磁浮列车 涡流制动 电磁铁 有限元 模糊控制 运动控制系统
分类号: U266.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 208次
引　用: 2次
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内容摘要


高速磁浮铁路系统的成功运营预示着其普及的必然性。高速磁浮列车的超高速运行对其安全性能和运行控制系统提出了极高的要求,当高速磁浮交通系统在运营时遇到故障,列车的牵引力立即被切断,仅依靠涡流制动系统实现列车的安全准确停靠。因此涡流制动电磁铁的工作特性以及紧急制动的控制系统是个值得仔细研究的问题。目前国内对涡流制动系统的研究仅处于初步研究实验阶段,该项关键技术一旦突破,将为磁浮列车的可靠运行提供安全保证,同时也可适用于其它高速轨道交通系统。 本文从这几个问题出发,首先综述了TR08型磁浮列车的运行控制系统及其安全速度防护系统,详细介绍了涡流制动控制系统,并对涡流制动的原理进行了分析,在此基础上分别采用电磁场计算法和有限元计算法对涡流制动电磁场进行了分析计算。然后用ANSYS有限元分析软件建立了涡流制动电磁铁的有限元模型,资料提供的实验数据验证了模型的有效性。接着利用该模型对影响涡流制动力和吸引力的各主要因素:励磁电流、制动气隙等进行了详细的数值分析,并用麦夸特法(LM)分别拟合了制动力、吸引力与各变量的数值关系。其次,在有限元模型的基础上,对涡流制动电磁铁的结构参数进行了优化设计,同时给出不同部位制动磁铁发生故障时对制动力的影响。最后讨论了磁浮列车紧急制动控制系统的设计,用MATLAB仿真实现了模糊控制器下的紧急制动控制系统,并且在不同路况下验证了控制器的设计是有效的。最后一章对本文内容做了简要的总结,并提出一些本文未能讨论的关键技术及未来的研究方向。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 引言  7-8
  1.2 中国磁浮交通的发展  8-9
  1.3 列车主要制动方式  9-11
  1.4 问题的提出  11-12
  1.5 论文的主要工作  12-13
第二章 磁浮列车运行控制系统及速度监控  13-22
  2.1 磁浮列车运行控制系统分析  13-16
    2.1.1 磁浮列车运行控制系统  13-15
    2.1.2 车载运行控制诊断系统  15-16
  2.2 磁浮列车速度监控  16-21
    2.2.1 最大运行速度断面  18-19
    2.2.2 最小运行速度断面  19-20
    2.2.3 速度监控功能的执行  20-21
  2.3 小节  21-22
第三章 磁浮列车涡流制动系统及其仿真建模  22-38
  3.1 磁浮列车涡流制动系统  22-27
    3.1.1 涡流制动装置  22-24
    3.1.2 涡流制动控制方式  24-26
    3.1.3 安全制动过程  26-27
  3.2 涡流制动系统数学分析  27-37
    3.2.1 涡流制动原理  27-28
    3.2.2 涡流制动磁场的电磁场分析  28-35
    3.2.3 涡流制动磁场的有限元分析  35-37
  3.3 小节  37-38
第四章 涡流制动系统的有限元建模分析  38-57
  4.1 有限元建模  38-46
    4.1.1 Ansys简介  38-40
    4.1.2 有限元仿真模型建立  40-44
    4.1.3 有限元模型仿真结果  44-46
  4.2 制动力与各影响量之间的数值分析  46-56
    4.2.1 制动力／吸引力与励磁电流之间关系的数值分析  46-49
    4.2.2 制动力／吸引力与制动气隙之间关系的数值分析  49-52
    4.2.3 制动力／吸引力与导轨厚度之间关系的数值分析  52
    4.2.4 电磁铁结构对制动力／吸引力影响的数值分析  52-55
    4.2.5 制动磁铁故障对制动力／吸引力影响的数值分析  55-56
  4.3 小节  56-57
第五章 紧急制动控制策略研究  57-72
  5.1 磁浮列车受力分析  57-63
    5.1.1 正常情况下受力分析  57-58
    5.1.2 紧急制动受力分析  58-61
    5.1.3 经过隧道时受力分析  61-63
  5.2 磁浮列车紧急制动控制系统  63-69
    5.2.1 磁浮列车紧急制动控制系统简介  63-64
    5.2.2 磁浮列车紧急制动控制器设计  64-66
    5.2.3 磁浮列车紧急制动仿真模型  66-69
  5.3 磁浮列车不同路况的制动性能  69-71
    5.3.1 磁浮列车坡道运行时的制动性能  69-70
    5.3.2 磁浮列车经过隧道时的制动性能  70-71
  5.4 小节  71-72
第六章 结束语  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 动车、动车组（动力列车） > 非轮轨系机车，磁浮、气浮动车
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