CN114692438A - 一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法 - Google Patents

一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114692438A
CN114692438A CN202011629208.1A CN202011629208A CN114692438A CN 114692438 A CN114692438 A CN 114692438A CN 202011629208 A CN202011629208 A CN 202011629208A CN 114692438 A CN114692438 A CN 114692438A
Authority
CN
China
Prior art keywords
damping coil
vertical
module
damper
control module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011629208.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张志华
张艳清
卢卫国
冯馨月
胡道宇
陈松
王岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Original Assignee
Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute filed Critical Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Priority to CN202011629208.1A priority Critical patent/CN114692438A/zh
Publication of CN114692438A publication Critical patent/CN114692438A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法，其中，仿真模型包括：仿真电路以及阻尼线圈等效载荷；仿真电路包括：阻尼线圈模块、控制模块及逆变电路；其中，阻尼线圈模块用于提供垂向速度至控制模块；垂向速度表征阻尼器在垂直方向的速度；控制模块用于根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制所述逆变电路；逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈模块以及所述阻尼线圈等效载荷；阻尼线圈模块用于根据所述输入电流生成阻尼力；所述阻尼线圈等效载荷用于根据所述输入电流模拟阻尼器的电气特性。上述仿真模型能够结合相关的控制策略控制流过阻尼线圈模块的电流，为主动阻尼器的设计提供支撑。

Description

一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法
技术领域
本发明涉及磁悬浮列车领域，具体涉及一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法。
背景技术
高速飞行列车采用超导电动悬浮系统，其本质是一种被动悬浮系统。车载超导磁体掠过地面悬浮线圈，悬浮线圈因感应出电流而产生感应磁场，该磁场与超导磁体磁场相互作用从而为列车提供悬浮力与导向力，其在速度>150km/h时，轮轨脱离接触，从而能够突破传统轮轨粘着效应的约束，满足高速飞行列车1000km/h的应用需求。
高速飞行列车在实际运行过程中，面临如下外部激励扰动：1)气动扰动，尤其是会车工况下的气动扰动；2)悬浮线圈固有不连续性带来的悬浮力波动；3)线圈安装精度不达标、线路沉降、接缝等带来的线路不平顺问题。然而超导电动悬浮也是一种负阻尼或临界阻尼系统，在外部激励扰动下系统容易发散导致悬浮失稳，而且上述激扰在列车1000km/h速度下影响将会放大，导致车体剧烈振动甚至发生撞击轨道等现象。因此，为分析外部阻尼对列车稳定运行的影响，需要引入外部阻尼模型，以模拟高速飞行列车全速度域范围内有效且准确地分析阻尼器抑制效果。
发明内容
鉴于现有技术中尚无分析高速飞行列车稳定运行的模型的问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于超导电动悬浮系统主动阻尼器的仿真模型及仿真方法。
依据本发明的一个方面，提供一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，包括：
仿真电路以及阻尼线圈等效载荷；
所述仿真电路包括：阻尼线圈模块、控制模块及逆变电路；其中，
所述阻尼线圈模块用于提供垂向速度至控制模块；所述垂向速度表征阻尼器在垂直方向的速度；
所述控制模块用于根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制所述逆变电路；
所述逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈模块以及所述阻尼线圈等效载荷；
所述阻尼线圈模块用于根据所述输入电流生成阻尼力；
所述阻尼线圈等效载荷用于根据所述输入电流模拟阻尼器的电气特性。
优选的，所述阻尼线圈模块还用于提供纵向速度和/或导向速度至控制模块；
所述控制模块还用于接收纵向速度和/或导向速度并根据所述纵向速度和/或导向速度生成第二开关信号；
所述逆变电路还用于根据所述第一开关信号以及第二开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈等效载荷及阻尼线圈模块。
优选的，所述逆变电路为单项全桥逆变电路，所述控制模块输出的第一开关信号控制所述单项全桥逆变电路中的两对桥臂的导通与关断以控制所述逆变电路。
优选的，所述控制模块包括：指令电流模块、PI控制模块以及高频调制模块；
所述指令电流模块接收所述垂向速度并生成参考电流后输出至PI控制模块；
所述PI控制模块接收所述逆变电路反馈的输入电流，并将所述输入电流与参考电流进行比较后输出指令信息；
所述高频调制模块接收所述指令信息，并对所述指令信息进行调制以生成第一开关信号，所述第一开关信号为方波信号。
优选的，通过有限元法建立所述阻尼线圈模块以模拟阻尼器在运动中的磁场变化和/或载荷变化。
优选的，所述仿真电路具有第一步长step1，所述仿真模型具有第二步长step2，所述第二步长step2大于第一步长step1；
根据所述第一步长step1以及第二步长step2获得第三步长step3，并将所述第三步长step3作为所述仿真模型的步长，所述第三步长step3＝N-1，其中
Figure BDA0002875771270000021
依据本发明的另一个方面，提供一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，所述方法包括：
阻尼线圈模块提供垂向速度至控制模块；所述垂向速度表征阻尼器在垂直方向的速度；
控制模块根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制逆变电路；
所述逆变电路根据所述第一开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈模块以及阻尼线圈等效载荷；
所述阻尼线圈模块用于根据所述输入电流生成阻尼力；
所述阻尼线圈等效载荷根据所述输入电流模拟阻尼器的电气特性。
优选的，阻尼线圈模块提供垂向速度至控制模块包括：
解析所述阻尼线圈模块的垂向力；所述垂向力为阻尼器在垂直方向的受力；
根据所述垂向力获取垂向加速度；
根据所述垂向加速度获取所述阻尼线圈的垂向速度并提供至所述控制模块。
优选的，所述方法还包括：
所述逆变电路将T-1时刻的所述输入电流反馈至所述阻尼线圈模块；
所述阻尼线圈模块依据T-1时刻的输入电流以及垂向速度获取T时刻的垂向速度；
所述阻尼线圈模块将T时刻的所述垂向速度输入至所述控制模块。
优选的，所述方法还包括：
依据T-1时刻的输入电流以及垂向位移获取T时刻的垂向位移；
根据T时刻的垂向位移以及垂向速度以模拟阻尼器的运动状态。
本发明所公开的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，能够结合相关的控制策略控制流过阻尼线圈模块的电流，在高速飞行列车全速度域范围内有效且准确地分析阻尼器抑制效果，同时还通过阻尼线圈等效载荷模拟阻尼器的电气特性。该模型建立灵活、求解速度快，为主动阻尼器的设计提供支撑。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型；
图2为本发明另一实施例中一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型；
图3为本发明实施例中的逆变电路的结构图；
图4为本发明实施例中控制模块的结构图；
图5为本发明实施例中一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法流程图。
【附图标记】
10、仿真电路；20、阻尼线圈等效载荷；
101、阻尼线圈模块；102、控制模块；103、逆变电路；
1021、指令电流模块；1022、PI控制模块；1023、高频调制模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，如图1所示，包括：
仿真电路10以及阻尼线圈等效载荷20；其中，仿真电路10以及阻尼线圈等效载荷20均是在MATLAB/Simulink中搭建，最终构成一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型。
所述仿真电路10包括：阻尼线圈模块101、控制模块102及逆变电路103；其中，
所述阻尼线圈模块101用于提供垂向速度Vx至控制模块102；所述垂向速度Vx表征阻尼器在垂直方向的速度。具体的，在模型中，不考阻尼线圈随车体发生转动，且由于垂直方向的振动对列车的影响较大，因此本实施例中主要针对垂直方向进行分析和模型搭建。其中，垂向速度Vx可以通过仿真模型提供，也可以通过给定的条件计算，还可以由ADDAMS等运动学仿真软件提供。通过提供垂向速度Vx来模拟阻尼线圈模块101的垂向振动，为后续模拟提供基础的输入信息。
所述控制模块102用于根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制所述逆变电路103。具体的，控制模块102根据接收到的垂向速度Vx结合控制策略生成第一开关信号，即控制模块102根据不同的控制策略，将垂向速度Vx翻译成第一开关信号，并通过第一开关信号控制逆变电路103输出相应的输入电流I并反馈至阻尼线圈模块101以控制阻尼线圈模块101。
所述逆变电路103用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流I至所述阻尼线圈模块101以及所述阻尼线圈等效载荷20。具体的，所述第一开关信号的作用就是控制逆变电路103的输出，逆变电路103根据第一开关信号的不同输出不同大小的输入电流I，不同大小的输入电流I又可以控制阻尼线圈模块101产生不同大小的阻尼力。
所述阻尼线圈等效载荷20用于根据所述输入电流I模拟阻尼器的电气特性。在本发明实施例中，阻尼线圈等效载荷20就是所述逆变电路103的负载，因此可以在仿真模型中模拟阻尼线圈模块的电气特性。
本发明实施例所提供的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，能够结合相关的控制策略控制流过阻尼线圈模块的电流，在高速飞行列车全速度域范围内有效且准确地分析阻尼器抑制效果，同时还通过阻尼线圈等效载荷模拟阻尼器的电气特性。该模型建立灵活、求解速度快，为主动阻尼器的设计提供支撑。
较佳的实施例中，所述仿真模型可进一步应用于磁悬浮火箭橇、电磁弹射、磁悬浮航天助推发射等领域，一方面模拟出磁悬浮火箭橇、电磁弹射、磁悬浮航天助推发射等在实际运行过程中的问题，另一方面根据实际运行过程中出现的现象提供合理的主动阻尼模型，用于有效且准确地分析阻尼器抑制效果。
本发明具体实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，较佳的，如图2所示，所述阻尼线圈模块101还用于提供纵向速度Vy和/或导向速度Vz至控制模块102，具体而言，在不考阻尼线圈随车体发生转动的情况下，模型中的阻尼线圈模块的移动状态可以被三个方向的位移与三个方向的速度完全描述。其中，三个方向即：垂向、纵向、导向，那么通过三个方向的速度可以描述阻尼线圈模块的运动。因此通过垂向速度Vx、纵向速度Vy和导向速度Vz，或者垂向速度Vx与纵向速度Vy，或者垂向速度Vx和导向速度Vz可以模拟在绝大数情况下，不同工况下阻尼线圈模块的运动状态，方便后续对不同的运行工况以及复杂载荷问题进行处理。具体的，所述垂向速度Vx、纵向速度Vy和导向速度Vz均通过仿真模型提供。
所述控制模块还用于接收纵向速度和/或导向速度并根据所述纵向速度和/或导向速度生成第二开关信号；其中，第二开关信号就是根据纵向速度、导向速度、或者纵向速度和导向速度的和速度获取的，以描述列车在不同方向的运动状态。
所述逆变电路还用于根据所述第一开关信号以及第二开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈等效载荷及阻尼线圈模块。通过第一开关信号与第二开关信号的结合，可以模拟不同的控制策略，从而保证了仿真模型可以对不同控制策略、不同运行工况、复杂载荷问题进行处理。
较佳的实施例中，还包括获取三个方向的位移，即阻尼线圈模块的空间位置的变化。如图2所示，通过获取阻尼线圈模块上一时刻和当前时刻的垂向位移XX、纵向位移YY以及导向位移ZZ，并通过三个方向的位移变化进而更全面的分析该仿真模型。
较佳的实施例中，还可以通过垂向位移XX、纵向位移YY以及导向位移ZZ的端口以及垂向速度Vx、纵向速度Vy和导向速度Vz等参数还可以被用来添加外界干扰。例如通过三个方向的位移来添加车体运行轨道的线路不平顺、通过三个方向的力来模型车体运行时受到的气动扰动等。其中，上述参数均由仿真模型提供。
本发明具体实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，较佳的，所述逆变电路为单项全桥逆变电路，所述控制模块输出的第一开关信号分为两路，每一路分别控制所述单项全桥逆变电路中的两对桥臂的导通与关断以实现对所述逆变电路的控制。具体而言，由于单相全桥逆变电路可以看做由两个半桥电路组合而成，共四个桥臂，其中两对桥臂各组成一对，成对桥臂可以同时导通。
较佳的实施例中，如图3所示为本发明实施例中的逆变电路的结构图，所述桥臂为桥臂IGBT，所述第一开关信号为两路IGBT开关信号，在图3中分别用实线以及虚线表示，每路IGBT开关信号分别控制一对桥臂，具体的，两路IGBT开关信号控制单相全桥逆变电路两对桥臂IGBT的栅极，以控制桥臂IGBT的导通，根据两路IGBT开关信号的导通和关断，以提供给全桥逆变电路不同的电流指令，使得全桥逆变电路根据不同的电流指令生成不同的输入电流以实现灵活控制阻尼线圈模块的目的。
本发明具体实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，较佳的，如图4所示，所述控制模块102包括：指令电流模块1021、PI控制模块1022以及高频调制模块1023；
所述指令电流模块1021接收所述垂向速度并生成参考电流后输出至PI控制模块1022；其中，根据不同的控制策略，所述指令电流模块1021将接收到的垂向速度信号生成参考电流。
所述PI控制模块1022接收所述逆变电路反馈的实际电流，并将所述实际电流与参考电流进行比较后输出指令信息；具体的，由于电流从逆变电路输出时可能会发送偏差，因此PI控制模块1022将参考电流与从逆变电路中输出的实际电流作比较，通过调节PI参数，最终输出一个指令信息。具体的，PI控制模块为PI调节器，其为一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
所述高频调制模块1023接收所述指令信息，并对所述指令信息进行调制以生成第一开关信号，所述第一开关信号为方波信号。具体的实施例中，所述高频调制模块1023接收所述指令信息，并对所述指令信息进行调制以生成第一开关信号，所述第一开关信号为方波信号。利用高频的载波进行调制，得到桥臂IGBT的栅极的控制信号，逆变电路在控制信号控制下，输出与参考电流一致的输入电流I给阻尼线圈模块。
本发明实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，较佳的，所述逆变电路还用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电压。所述阻尼线圈模块还用于根据所述输入电压产生阻尼力。具体而言，本发明实施例中，结合不同的控制策略，除了可以通过对流过阻尼线圈的输入电流进行控制，也可以对阻尼线圈两端的电压进行控制，以提供多种控制手段。
本发明实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器，较佳的，所述高频调制模块通过高频三角波对所述指令信息进行调制以生成占空比变化的方波信号。具体的，高频调制模块接收高频三角波以及指令信息，对指令信息调制，最终生成占空比变化的方波信号，即第一开关信号，所述第一开关信号包括两路IGBT开关信号，以分别控制一对桥臂。
本发明具体实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，较佳的，通过有限元法建立所述阻尼线圈模块以模拟阻尼器在运动中的磁场变化和/或载荷变化。有限元法在计算电磁场中使用非常普遍的方法，因此本实施例中不再具体描述。
本发明具体实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，较佳的，所述仿真电路具有第一步长step1，所述仿真模型具有第二步长step2，所述第二步长step2大于第一步长step1；
根据所述第一步长step1以及第二步长step2获得第三步长step3，并将所述第三步长step3作为所述仿真模型的步长，所述第三步长step3＝N-1，其中
Figure BDA0002875771270000081
具体的，进行场路耦合仿真时，由于仿真模型与仿真电路之间存在步长不一致的问题，第一步长step1通常较小，取10-5～10-6s，第二步长step2是通过自编的程序封装做成的，选取第二步长step2的依据是将一个运动周期分为20～30等分，便可以满足精度要求，第二步长在10-3～10-4s之间，因此step2>step1。为了减少整体仿真的步数、缩短仿真时间同时保证仿真结果的正确性，需要重新确定仿真模型的步长step3。
具体到本发明实施例中，根据仿真电路的第一步长step1和仿真模型的第二步长step2的差异，选择将仿真电路输出的结果每隔N-1个步长选取1个步长的结果来代替这N个步长的结果，并输入给仿真模型，所述输出的结果可以包括输入电流、三个方向的位移、以及三个方向的速度。其中整数N有
Figure BDA0002875771270000082
采用上述方法与传统的平均值滤波法相比，具有更小幅频差异。
上述步长的计算方法解决了场路仿真时的异步长问题，具有更小的幅频差异。
本发明具体实施例还提供一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，如图5所示，所述方法包括：
步骤501，阻尼线圈模块提供垂向速度至控制模块；所述垂向速度表征阻尼器在垂直方向的速度；
步骤502，控制模块根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制逆变电路；
步骤503，所述逆变电路根据所述第一开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈模块以及阻尼线圈等效载荷；
步骤504，所述阻尼线圈模块用于根据所述输入电流生成阻尼力；
步骤505，所述阻尼线圈等效载荷根据所述输入电流模拟阻尼器的电气特性。
本发明较佳的实施例中，提供垂向速度至控制模块前，所述方法还包括：对所述垂向速度信号进行滤波，随后再发送给所述控制模块，以实现精准的控制。
本发明具体实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，较佳的，阻尼线圈模块提供垂向速度至控制模块包括：
解析所述阻尼线圈模块的垂向力；所述垂向力为阻尼器在垂直方向的受力；
根据所述垂向力获取垂向加速度；
根据所述垂向加速度获取所述阻尼线圈的垂向速度并提供至所述控制模块。
具体的实施例中，仿真模型通过计算输出阻尼线圈模块的垂向力Fx，并建立阻尼线圈的运动学方程，便可以根据垂向力获取垂向加速度，进而对垂向加速度进行积分进而得到垂向速度并提供给控制模块进行控制策略的分析以输出第一开关信号。
本发明具体实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，较佳的，所述方法还包括：
所述逆变电路将T-1时刻的所述输入电流反馈至所述阻尼线圈模块；
所述阻尼线圈模块依据T-1时刻的输入电流以及垂向速度获取T时刻的垂向速度；
所述阻尼线圈模块将T时刻的所述垂向速度输入至所述控制模块。
在上述具体的实施例中，可以根据上一时刻的垂向速度计算出下一时刻的垂向速度以进行循环计算，使得阻尼线圈模块所提供的阻尼力随时处于平衡状态，保持列车稳定运行。
本发明具体实施例所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，较佳的，所述方法还包括：
依据T-1时刻的输入电流以及垂向位移获取T时刻的垂向位移；
根据T时刻的垂向位移以及垂向速度以模拟阻尼器的运动状态。
本发明上述实施例所述的方案，具有如下有益效果：
1、将主动阻尼器在实际工作中的控制器、主电路部分建立成阻尼器的Simulink仿真电路并构成一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型和仿真方法。仿真模型充分考虑到了阻尼器的真实工作情况，实现场路耦合，可以保证计算结果准确性，且更贴合实际。
2、仿真模型搭建灵活、可以对不同控制策略、不同运行工况、复杂载荷问题进行处理。
3、使用全新的采样法解决场路仿真时的异步长问题，具有更小的幅频差异。
应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
还应理解，在本发明实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，其特征在于，包括：
仿真电路以及阻尼线圈等效载荷；
所述仿真电路包括：阻尼线圈模块、控制模块及逆变电路；其中，
所述阻尼线圈模块用于提供垂向速度至控制模块；所述垂向速度表征阻尼器在垂直方向的速度；
所述控制模块用于根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制所述逆变电路；
所述逆变电路用于根据所述第一开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈模块以及所述阻尼线圈等效载荷；
所述阻尼线圈模块用于根据所述输入电流生成阻尼力；
所述阻尼线圈等效载荷用于根据所述输入电流模拟阻尼器的电气特性。
2.根据权利要求1所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，其特征在于，所述阻尼线圈模块还用于提供纵向速度和/或导向速度至控制模块；
所述控制模块还用于接收纵向速度和/或导向速度并根据所述纵向速度和/或导向速度生成第二开关信号；
所述逆变电路还用于根据所述第一开关信号以及第二开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈等效载荷及阻尼线圈模块。
3.根据权利要求1所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，其特征在于，所述逆变电路为单项全桥逆变电路，所述控制模块输出的第一开关信号控制所述单项全桥逆变电路中的两对桥臂的导通与关断以控制所述逆变电路。
4.根据权利要求1所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，其特征在于，所述控制模块包括：指令电流模块、PI控制模块以及高频调制模块；
所述指令电流模块接收所述垂向速度并生成参考电流后输出至PI控制模块；
所述PI控制模块接收所述逆变电路反馈的输入电流，并将所述输入电流与参考电流进行比较后输出指令信息；
所述高频调制模块接收所述指令信息，并对所述指令信息进行调制以生成第一开关信号，所述第一开关信号为方波信号。
5.根据权利要求1所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，其特征在于，通过有限元法建立所述阻尼线圈模块以模拟阻尼器在运动中的磁场变化和/或载荷变化。
6.根据权利要求1所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型，其特征在于，所述仿真电路具有第一步长step1，所述仿真模型具有第二步长step2，所述第二步长step2大于第一步长step1；
根据所述第一步长step1以及第二步长step2获得第三步长step3，并将所述第三步长step3作为所述仿真模型的步长，所述第三步长step3＝N-1，其中
Figure FDA0002875771260000021
7.一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
阻尼线圈模块提供垂向速度至控制模块；所述垂向速度表征阻尼器在垂直方向的速度；
控制模块根据所述垂向速度生成第一开关信号以控制逆变电路；
所述逆变电路根据所述第一开关信号输出相应的输入电流至所述阻尼线圈模块以及阻尼线圈等效载荷；
所述阻尼线圈模块用于根据所述输入电流生成阻尼力；
所述阻尼线圈等效载荷根据所述输入电流模拟阻尼器的电气特性。
8.根据权利要求7所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，其特征在于，阻尼线圈模块提供垂向速度至控制模块包括：
解析所述阻尼线圈模块的垂向力；所述垂向力为阻尼器在垂直方向的受力；
根据所述垂向力获取垂向加速度；
根据所述垂向加速度获取所述阻尼线圈的垂向速度并提供至所述控制模块。
9.根据权利要求7所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述逆变电路将T-1时刻的所述输入电流反馈至所述阻尼线圈模块；
所述阻尼线圈模块依据T-1时刻的输入电流以及垂向速度获取T时刻的垂向速度；
所述阻尼线圈模块将T时刻的所述垂向速度输入至所述控制模块。
10.根据权利要求9所述的一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真方法，其特征在于，所述方法还包括：
依据T-1时刻的输入电流以及垂向位移获取T时刻的垂向位移；
根据T时刻的垂向位移以及垂向速度以模拟阻尼器的运动状态。
CN202011629208.1A 2020-12-30 2020-12-30 一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法 Pending CN114692438A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011629208.1A CN114692438A (zh) 2020-12-30 2020-12-30 一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011629208.1A CN114692438A (zh) 2020-12-30 2020-12-30 一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114692438A true CN114692438A (zh) 2022-07-01

Family

ID=82133672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011629208.1A Pending CN114692438A (zh) 2020-12-30 2020-12-30 一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114692438A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115891670A (zh) * 2023-03-09 2023-04-04 西南交通大学 一种悬浮体结构及其永磁电动悬浮系统、间隙计算方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115891670A (zh) * 2023-03-09 2023-04-04 西南交通大学 一种悬浮体结构及其永磁电动悬浮系统、间隙计算方法
CN115891670B (zh) * 2023-03-09 2023-06-13 西南交通大学 一种悬浮体结构及其永磁电动悬浮系统、间隙计算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tepljakov et al. Model reference adaptive control scheme for retuning method-based fractional-order PID control with disturbance rejection applied to closed-loop control of a magnetic levitation system
CN105223832B (zh) 机车半实物仿真装置、系统及方法
Ibrahem et al. DC railway system emulator for stray current and touch voltage prediction
CN109532509A (zh) 一种基于滑模变结构控制的磁浮列车悬浮控制方法
CN108828981A (zh) 轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统
Jack et al. Real-time emulation for power equipment development. Part 1: Real-time simulation
CN114692438A (zh) 一种用于超导电动悬浮系统阻尼器的仿真模型及仿真方法
Liu et al. Decoupling vibration control of a semi-active electrically interconnected suspension based on mechanical hardware-in-the-loop
Maciejewski et al. Application of the waveform relaxation technique to the co-simulation of power converter controller and electrical circuit models
Wang et al. A reinforcement learning-based pantograph control strategy for improving current collection quality in high-speed railways
CN105515451B (zh) 一种磁悬浮系统的滑模变结构控制方法和装置
de Boeij et al. Mathematical model of the 5-DOF sled dynamics of an electrodynamic maglev system with a passive sled
Esfahanian et al. Design, optimization, and control of a linear tubular machine integrated with levitation and guidance for maglev applications
Zhang et al. Adaptive fault-tolerant sliding mode control for high-speed trains with actuator faults under strong winds
Yang et al. Modeling and control of maglev train considering eddy current effect
He et al. Sliding mode consistency tracking control of multiple heavy haul trains under input saturation and safety distance constraints
Yang et al. Second-order nonlinear disturbance observer based adaptive disturbance rejection control for pmsm in electric vehicles
Sultan et al. Design and Performance Analysis of LQR Controller for Stabilizing Double Inverted Pendulum System
CN214429474U (zh) 一种用于超导电动悬浮系统的阻尼器及阻尼设备
Sang et al. Multivariable adaptive piecewise linear control design for NASA generic transport model
Yoshida et al. Stabilizing control for a single pendulum by moving the center of gravity: theory and experiment
CN108073087A (zh) 一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制算法
Monti et al. A virtual testing facility for elevator and escalator systems
Li et al. A practical control strategy for the maglev self-excited resonance suppression
Zhang et al. Research on the improvement of feedback linearization control in suspension system countering inductance variation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination