永磁電磁懸浮技術(shù)及應用研究

第1章緒論1
1.1背景與意義3
1.2國內(nèi)外磁浮交通的主要應用成果5
1.2.1國外研究現(xiàn)狀和主要成果5
1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀和主要成果6
1.3永磁電磁混合型懸浮技術(shù)研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)14
1.3.1電磁鐵設(shè)計16
1.3.2懸浮控制技術(shù)16
1.3.3吸死防護技術(shù)17
1.4永磁電動與電磁混合懸浮技術(shù)研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)18
1.4.1永磁電動懸浮技術(shù)18
1.4.2永磁電動與電磁混合懸浮技術(shù)19
1.5本章小結(jié)21
第2章永磁電磁混合型高速磁浮列車懸浮電磁鐵設(shè)計技術(shù)23
2.1概述25
2.2永磁電磁混合型磁鐵的基本設(shè)計要求26
2.2.1節(jié)能要求26
2.2.2提升永磁體利用率的要求28
2.2.3提高PEM可控性能的要求29
2.3永磁電磁混合型磁鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計與對比分析32
2.3.1現(xiàn)有EM的基本結(jié)構(gòu)32
2.3.2三種安裝永磁體的方案分析32
2.3.3PEM的有限元計算與分析33
2.4節(jié)能型永磁電磁混合型磁鐵設(shè)計36
2.4.1節(jié)能型PEM的設(shè)計要求36
2.4.2節(jié)能型PEM的參數(shù)計算37
2.4.3節(jié)能型PEM的設(shè)計結(jié)果39
2.4.4節(jié)能型PEM的研制與實驗40
2.5安全型永磁電磁混合型磁鐵設(shè)計41
2.5.1安全型PEM的設(shè)計要求42
2.5.2安全型PEM的參數(shù)計算42
2.5.3安全型PEM的設(shè)計結(jié)果45
2.6綜合型永磁電磁混合型磁鐵設(shè)計45
2.6.1綜合型PEM的設(shè)計要求45
2.6.2綜合型PEM的參數(shù)計算45
2.6.3綜合型PEM的設(shè)計結(jié)果51
2.7本章小結(jié)51
第3章永磁電磁混合型高速磁浮列車懸浮控制技術(shù)53
3.1概述55
3.2永磁電磁混合懸浮系統(tǒng)建模與分析56
3.2.1系統(tǒng)模型56
3.2.2開環(huán)特性分析58
3.2.3永磁參數(shù)和漏磁因素對系統(tǒng)開環(huán)特性的影響59
3.3基于狀態(tài)反饋的零功率控制器設(shè)計61
3.3.1狀態(tài)反饋控制器設(shè)計61
3.3.2狀態(tài)反饋控制器仿真分析63
3.4基于參數(shù)自適應的零功率控制器設(shè)計64
3.4.1參數(shù)自適應控制器設(shè)計65
3.4.2參數(shù)自適應控制器穩(wěn)定性分析66
3.4.3參數(shù)自適應控制器仿真分析67
3.5永磁電磁混合懸浮系統(tǒng)實驗研究68
3.5.1永磁電磁混合懸浮雙磁浮架實驗研究68
3.5.2整車運行實驗測試73
3.6本章小結(jié)74
第4章永磁電磁混合型中低速磁浮列車懸浮技術(shù)75
4.1概述77
4.2永磁電磁混合懸浮電磁鐵設(shè)計78
4.2.1磁鐵結(jié)構(gòu)選擇78
4.2.2磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計79
4.2.3有限元仿真分析80
4.3永磁電磁混合懸浮系統(tǒng)抗擾控制83
4.3.1錯臺干擾83
4.3.2沖擊干擾86
4.3.3負載變化對懸浮系統(tǒng)的影響90
4.4實驗測試驗證93
4.4.1電磁懸浮與永磁電磁混合懸浮實驗測試對比93
4.4.2整車運行實驗測試97
4.5本章小結(jié)100
第5章永磁電磁混合懸浮系統(tǒng)的安全防護技術(shù)101
5.1概述103
5.2中低速磁浮系統(tǒng)機械防護策略103
5.2.1吸死力學特性與危害性分析103
5.2.2防撞銅塊厚度優(yōu)化設(shè)計105
5.3中低速磁浮系統(tǒng)主動控制防護策略108
5.3.1防吸死控制算法108
5.3.2防吸死實驗研究111
5.4高速磁浮系統(tǒng)主動控制防護策略114
5.4.1永磁電磁混合型懸浮吸死故障分析114
5.4.2基于線性矩陣不等式的防吸死控制算法120
5.4.3防吸死實驗研究127
5.5本章小結(jié)129
第6章超高速永磁電動懸浮技術(shù)131
6.1概述133
6.2永磁電動懸浮的機理分析134
6.2.1Halbach永磁體陣列與空間磁場分析134
6.2.2離散軌道形式電磁力計算140
6.2.3連續(xù)軌道形式電磁力計算144
6.3Halbach結(jié)構(gòu)永磁體陣列的優(yōu)化設(shè)計149
6.3.1理想Halbach結(jié)構(gòu)永磁體陣列優(yōu)化分析149
6.3.2準Halbach結(jié)構(gòu)永磁體陣列優(yōu)化分析152
6.4永磁電動懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析159
6.5永磁電動懸浮實驗測試161
6.5.1永磁電動懸浮實驗平臺設(shè)計161
6.5.2實驗結(jié)果與分析162
6.6本章小結(jié)164
第7章超高速永磁電動與電磁混合懸浮技術(shù)165
7.1概述167
7.2永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案168
7.2.1車體與軌道結(jié)構(gòu)168
7.2.2懸浮與導向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)169
7.3永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)建模172
7.3.1永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)172
7.3.2永磁電動懸浮系統(tǒng)阻尼特性分析173
7.3.3永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)模型178
7.4永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)控制器設(shè)計182
7.4.1永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)能控能觀性182
7.4.2永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)速度反饋控制器設(shè)計183
7.4.3永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)間隙反饋控制器設(shè)計192
7.4.4永磁電動與電磁混合懸浮系統(tǒng)控制方案205
7.5永磁電動與電磁混合懸浮實驗測試208
7.5.1永磁電動與電磁混合懸浮實驗平臺設(shè)計208
7.5.2永磁電動與電磁混合懸浮控制實驗結(jié)果分析209
7.6本章小結(jié)211
參考文獻212