中低速磁悬浮列车电制动系统的仿真
中低速磁悬浮列车牵引供电仿真软件的设计
２ 软 件 功能及 设计 实 现
中低 速磁悬 浮列车牵 引仿 真 软件 的基本 功能 主要包 括
三个 方面 ： 列车运行 参数 的计算 ； 直线 电机运 行状态 的仿真 ； 牵引供 电区间 的划分计算 。
运行 参数 的计算 是根 据列 车牵 引 直线 电机 的外 部特性 （ 如最大牵 引力 、 额定功率 等） 与运行线路 的状况对列车运 行 过程 中的时 间、 位置 、 度 、 速 加速 度 、 出功率 等一 系列参 数 输 进行 仿真计算 。这 部分仿 真计 算 的结 果不 但 为电 机仿 真以 及牵引供 电区间的划分 提供数据 ， 而且 它所提供 的位置 速度
（ 国防科技 大学 机 电工程与 自动化学院 ， 湖南 长沙 ４ ０ ７ ） １０ ３
摘 要： 该文对一种 中低速磁悬 浮列 车牵引仿 真软件进行 了介绍 。该软件 以磁悬浮列 车所涉及 的特殊性 问题 （ 如直 线 电机牵 引 、 浮电磁铁 的电磁 阻力等 ） 悬 的分析作为基础 ， 完成 了对列车运行过程 中的位置 、 度 、 速 加速度 以及能 耗等参数 的计算 ， 牵 引直线电机 的运行状态 的仿真 ， 以及 对牵 引供 电区间的划分 。该 软件实现 了对磁悬浮列 车运 行系统 中线路 选择 、 弯道安排 以及 电机牵 引能力 等设计 参数合 理性 的验证 ， 并对牵 引变 电站 的位置及容量等参数 的设置具有一定 的指 导作用 。 关键词： 磁悬 浮列 车； 引供 电仿 真； 牵 直线 电机； 电磁 阻力
（ ｏ ｅｅｏ ｃａ ｏｉｓ ｎｉｅｒ ｇａｄＡ ｔ ｔ ｎ Ｎ ｔ ｎｌ ｎｖｒ ｔ ｏ ｅ ｎｅＴ ｃｎｌｇ ， ｈｎｓａＨ ｎ ｎ４ ０ ７ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｌ Ｍｅｈ ｔ ｎｃ ｇｎｅ ｎ ｎ ｕｏ ｉ ， ａ ｏａ Ｕ ｉ ｓｙ ｆ ｆ ｓ ｅｈ ｏｏｙ Ｃ ａｇｈ ｕ ａ １０ ３ ｈｎ ） ｒ Ｅ ｉ ｍａｏ ｉ ｅ ｉ Ｄ ｅ
基于工控机的常导中低速磁悬浮列车机械制动控制系统
滑 块制 动都 达 到很 优 的效果 。
为 了达到更 优 的性 能 指 标 ， 正 在 改 型 的第 对 二 辆常 导 中低 速磁 悬浮 列车 的机 械制 动进 行 了改 进 。但 是 ， 机械 制动 受 外界 环境 的影 响很 大 ， 了 为 有条件 地 改变 制 动 力 ， 效 地 克 服 外 界 环境 的影 有 响， 引入 了减 速度控 制 方案 。本 文利 用 工控 机 、 数 控 、 据采 集 等技术 ， 常导 中低 速磁 悬 浮列 车 的 数 对 机械 制动 系统 进 行 了 设计 ， 现 了 计 算 机控 制 的 实
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机、 高速 数 据 采 集 卡 、 关 量输 入 板 、 关 量 输 出 开 开 板等 组成 ， 现对 常导 中低 速 磁 悬 浮 列 车 机 械 制 实 动 的 自动 控 制和监 测 。
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电 气 传 动 ２ ０ ０ ６年 第 ３ ６卷 第 ４期
基 于 工 控 机 的 常 导 中低 速 磁 悬 浮 歹 车 机 械 制 动 控 常 系统 Ｉ Ｊ ｌ
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基 于工 控 机 的 常 导 中低 速 磁 悬 浮 列 车机 械 制 动控 制 系统
电 气传 动Βιβλιοθήκη ２０ ０ ６年 第 ３ ６卷 第 ４期
基 于工 控 机 的 常导 中低 速 磁 悬 浮列 车 机 械 制 动控 制 系 统
赵宇 尹力 明 赵 志苏
１ 前 言
磁悬 浮 列 车是 一 种 轮 轨 非粘 着 传 动 、 浮 于 悬
轨 道 的新 型轨道 交 通 运 输 系 统 ， 介 于铁 路 和 航 是 空 之 间的一 种 独 特 的 运 输 方 式 。在 ２ ０ ０ １年 研 制
２ 机 械 制 动 的 制 动 原 理
磁悬浮列车的动力学建模与仿真研究
磁悬浮列车的动力学建模与仿真研究一、引言随着社会的快速发展和人们生活水平的提高，交通运输成为现代社会中不可或缺的一部分。
而在众多交通工具中，磁悬浮列车以其高速、环保、无摩擦等特点备受关注和研究。
为了更好地设计磁悬浮列车及其控制系统，动力学建模与仿真研究成为必要的工作。
二、磁悬浮列车的基本原理磁悬浮列车是一种通过磁力与轨道之间的作用实现悬浮和推进的列车。
其基本原理是利用同性磁力斥力和异性磁力吸引力，使列车浮起并保持与轨道之间的恒定距离。
三、磁悬浮列车的动力学特性磁悬浮列车的动力学特性是指列车在运行过程中的加速度、速度、位置等随时间的变化规律。
由于磁悬浮列车的悬浮与推进均依赖于磁力，其动力学特性与传统轨道交通工具存在较大差异。
四、磁悬浮列车动力学建模方法1. 基于物理原理的建模方法：通过分析磁悬浮列车与轨道之间的力学关系，建立数学模型。
这种方法可以较准确地描述列车的动力学特征，但计算复杂度较高。
2. 基于经验数据的建模方法：通过分析实际运行数据，建立经验模型。
这种方法简化了计算过程，但模型的适用性和准确性较低。
3. 基于仿真软件的建模方法：利用专业的仿真软件，对磁悬浮列车进行仿真模拟。
这种方法在计算效率和准确性之间取得了平衡，被广泛应用。
五、磁悬浮列车动力学仿真研究1. 选取仿真软件：根据研究目的和需求，选择合适的仿真软件。
如MATLAB/Simulink、ANSYS等。
2. 建立仿真模型：根据磁悬浮列车的动力学特性和建模方法，建立仿真模型。
包括列车的质量分布、悬浮力、推进力等参数的设定。
3. 进行仿真实验：将列车的运行环境、外部干扰等因素考虑进来，进行仿真实验。
观察列车在不同速度、加速度、轨道条件下的运行情况。
4. 仿真结果分析：对仿真结果进行数据统计和分析，得出列车运行过程中的关键指标，如加速度、速度、位移等。
六、磁悬浮列车动力学建模与仿真研究的意义1. 优化设计：通过动力学建模与仿真研究，可以对磁悬浮列车进行优化设计。
磁悬浮列车运行控制系统仿真环境研究
磁悬浮列车运行控制系统仿真环境研究摘要：本文对磁悬浮列车运行控制系统仿真环境进行了研究，在此基础上，设计软硬件实现了磁悬浮列车运行控制系统的仿真测试平台，为进一步开展磁悬浮列车运行控制系统的研究奠定了基础。
关键词：磁悬浮列车运行控制系统环境仿真客运交通发展的历史是一个运行速度不断提高的历史[2]，每一种新型交通工具的出现都伴随着速度的显著提高。
随着我国国民经济的持续、快速发展，迫切需要建设和发展与高速客运相适应的、可持续发展的地面高速客运交通体系。
高速磁悬浮列车是当今惟一能达到500km/h运营速度的地面交通工具。
作为一种安全、快速、舒适、环保的交通工具，磁悬浮列车将得到不断的发展和普及，我国的磁浮交通事业也将进入一个前所未有的发展阶段。
磁浮交通系统包括线路、道岔系统，列车控制系统，供电、驱动系统和运行控制系统四个部分。
其中运行控制系统是整个磁浮交通系统的“大脑”，它涉及检测、有线和无线通信、数据处理、自动控制等各种高新技术。
运行控制系统通过计算机控制、计算机网络、通信及信息处理等先进技术与磁浮交通系统的车辆、安全防护、自动运行及调度管理等任务相连，完成对列车运行的控制、安全防护、自动运行及调度管理等任务[3]。
运行控制系统在整个磁浮交通系统中对列车运行进行自动控制与安全防护起核心作用。
磁悬浮列车运行控制系统(OCS)是一个安全性要求很高的系统，其安全可靠性直接关系到磁浮列车的安全稳定运行。
为了使磁悬浮列车运行控制系统达到相关的安全性标准，对其进行安全性测试是十分必要的。
要进行安全性测试，就必须要有一个仿真环境对运行控制系统的实际运行条件进行模拟。
仿真环境要求尽可能地反映真实情况，按照真实环境可能出现的各种故障进行模拟。
目前，我国在OCS安全性测试方面所做的工作还比较少。
笔者根据国内对OCS的研究现状对运行控制系统的环境仿真展开研究，并构建了OCS的仿真环境，为OCS的安全性测试提供了软硬平台。
自磁悬浮列车的设计与仿真性能研究
自磁悬浮列车的设计与仿真性能研究概述：随着科技的不断进步和交通需求的增长，人们对高速、安全、环保的交通工具的需求也越来越迫切。
自磁悬浮列车作为一种新型交通工具，具有悬浮、无轨、无摩擦、低噪音和环保等特点，受到了广泛关注。
本文将探讨自磁悬浮列车的设计和仿真性能研究，包括悬浮原理、磁悬浮控制系统、列车动力系统、仿真模型等。
一、悬浮原理自磁悬浮列车通过利用磁场产生升力，使列车悬浮于轨道上，从而减少了与轨道的摩擦力。
悬浮系统主要由轨道上的永磁体和列车车体上的超导体组成。
当列车车体中的超导体通过外界电流激励后，会产生一个与轨道永磁体相斥的磁场，从而使列车悬浮起来。
在设计自磁悬浮列车时，需要考虑永磁体的排布、超导体的材料和形状等因素，以获得最佳的悬浮性能。
二、磁悬浮控制系统磁悬浮控制系统是自磁悬浮列车的核心部分，它负责保持列车在悬浮状态下的平稳运行。
磁悬浮控制系统主要由传感器、控制器和执行器组成。
传感器用于采集列车运行状态的信息，包括列车位置、速度和加速度等。
控制器根据传感器采集到的数据，调节执行器的工作状态，控制列车的悬浮高度和姿态。
在设计磁悬浮控制系统时，需要考虑传感器的精度、控制器的稳定性和执行器的灵敏度，以实现列车的安全而平稳的运行。
三、列车动力系统列车动力系统主要负责为自磁悬浮列车提供运行所需的动力。
由于自磁悬浮列车悬浮在空中，它不需要通过轮轴传输动力，因此可以采用多种动力传输方式。
目前，常用的列车动力系统包括线性电机和永磁同步电机。
线性电机通过轨道上的线圈和列车车体上的磁铁之间的相互作用，产生推动力，驱动列车运行。
永磁同步电机则通过永磁体和列车车体上的绕组之间的磁场相互作用，产生推动力。
在设计列车动力系统时，需要考虑动力传输的效率、功率和响应速度，以确保列车能够以较高的速度运行。
四、仿真模型仿真模型是研究自磁悬浮列车性能的重要工具。
通过建立合理的仿真模型，可以对列车的运行情况进行预测和优化。
仿真模型通常包括列车的几何结构、材料参数、悬浮控制系统和动力系统等。
磁悬浮控制系统建模与仿真毕业设计论文
2010届毕业设计说明书磁悬浮控制系统建模及仿真系部：电气与信息工程系专业：电气自动化技术完成时间： 2010年5月目录1 绪论 (2)1.1 磁悬浮技术的发展与现状 (3)1.2 磁悬浮技术研究的意义 (3)1.3 磁悬浮的主要应用 (3)1.3.1 磁悬浮列车 (3)1.3.2 高速磁悬浮电机 (4)2 磁悬浮系统概述 (4)2.1 磁悬浮实验本体 (5)2.2 磁悬浮电控箱 (6)2.3 控制平台 (6)3 控制系统的数学描述 (7)3.1 控制系统数学模型的表示形式 (7)3.1.1 微分方程形式 (7)3.1.2 状态方程形式 (8)3.1.3 传递函数形式 (8)3.1.4 零极点增益形式 (9)3.1.5 部分分式形式 (9)3.2 控制系统建模的基本方法 (10)3.2.1 机理模型法 (10)3.2.2 统计模型法 (11)3.2.3 混合模型法 (11)3.2.4 控制系统模型选择 (12)3.3 控制系统的数学仿真实现 (12)4 MATLAB软件的介绍 (13)4.1 MATLAB简介 (13)4.2 Simulink概述 (13)4.3 Simulink用法 (14)5 磁悬浮系统基于MATLAB建模及仿真 (20)5.1 磁悬浮系统工作原理 (20)5.2 控制对象的运动方程 (21)5.3 系统的电磁力模型 (21)5.4 电磁铁中控制电压与电流的模型 (21)5.5 平衡时的边界条件 (23)5.6 系统数学模型 (23)5.7 系统物理参数 (23)5.8 Matlab下数学模型的建立 (24)5.9 开环系统仿真 (25)5.10 闭环系统仿真 (28)6 结束语 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)附A传感器实测参数 (35)1 绪论1.1 磁悬浮技术的发展与现状磁悬浮技术的发展始于上世纪，恩思霍斯发现了抗磁物体可以在磁场中自由悬浮，此现象于1939年由布鲁贝克进行了严格的理论证明。
磁悬浮列车控制与仿真研究
磁悬浮列车控制与仿真研究磁悬浮列车作为一种新型的高速交通工具，其具有超高速、原理简单、无摩擦、节能环保等诸多优势，受到了广泛的关注和研究。
而对于磁悬浮列车的控制与仿真研究，更是必不可少的一环。
本文将从控制系统设计、仿真技术等方面进行探讨，以期提供一些有益的思路和方法。
磁悬浮列车控制系统的设计是确保列车安全平稳运行的关键之一。
控制系统主要包括车辆控制系统和线路控制系统，两者相互协作保证列车的稳定性和运行性能。
车辆控制系统负责实时监测车辆参数，如速度、加速度、位置等，并根据系统输入输出关系进行控制决策。
而线路控制系统则负责监测线路状态，如轨道几何、磁悬浮系统状态等，并控制磁力的大小和方向以维持列车的悬浮状态。
因此，对于磁悬浮列车的控制系统设计来说，首先要确定系统的输入输出关系，然后设计相应的控制算法和控制器来实现系统的稳定运行。
对于磁悬浮列车控制系统的仿真研究，其目的是通过计算机模拟来验证和评估设计的算法和控制器在各种运行工况下的性能。
近年来，随着计算机技术的不断发展和仿真技术的成熟，磁悬浮列车的仿真研究得到了广泛应用。
仿真技术能够有效地节约成本，提高效率，减少实际试验的风险，对于磁悬浮列车的控制与仿真研究来说，具有重要的意义。
磁悬浮列车的控制与仿真研究还需要考虑到实际运行环境的多样性。
例如，考虑到列车在高速运行时的稳定性，可以采用模型预测控制等方法来提高列车的动力学性能；考虑到列车在弯道行驶时的安全性，可以采用模糊控制等方法来实现列车的弯道控制。
另外，还可以结合模糊控制、神经网络等智能控制方法来实现磁悬浮列车的自适应控制，提高系统的鲁棒性和适应性。
在磁悬浮列车控制与仿真研究中，控制策略的优化也是一个重要的方面。
优化方法可以通过评价指标对控制算法进行反复迭代，以达到最佳控制效果。
评价指标可以包括能耗、系统稳定性、运行速度等多个方面，通过优化控制策略，可以最大限度地发挥磁悬浮列车的优势，实现更安全、更高效的运行。
基于CAD技术的磁悬浮列车传动系统设计与仿真
基于CAD技术的磁悬浮列车传动系统设计与仿真引言：随着科技的不断进步和人们对交通安全和效率的需求日益增长，磁悬浮列车作为一种新型的交通工具，得到了广泛的关注和研究。
磁悬浮列车具有速度快、能耗低、环境友好等优点，但是其中一个重要的关键问题就是传动系统的设计与选择。
本文将基于CAD技术，探讨磁悬浮列车传动系统的设计与仿真。
一、磁悬浮列车传动系统的基本原理磁悬浮列车传动系统是指通过磁力以及电力的相互作用，实现列车在线圈上的悬浮和推进。
磁悬浮列车采用了磁悬浮技术和线圈系统，通过电磁力使列车脱离轨道，减少摩擦力的损耗，从而提高了列车的速度和行驶效率。
二、传动系统设计的重要性传动系统是磁悬浮列车的核心组成部分，直接影响着列车的运行性能和安全性。
优秀的传动系统设计可以提高列车的加速度、减少噪音和振动等不良影响，同时提高列车的能效比。
传动系统设计需要考虑多个因素，如传动方式、传动效率、工作温度、噪音和振动等。
传动方式主要包括电动机、传动轴、齿轮传动和无级变速器等。
三、CAD技术在磁悬浮列车传动系统设计中的应用CAD技术作为一种计算机辅助设计和仿真工具，在磁悬浮列车传动系统的设计过程中发挥着重要作用。
CAD技术可以帮助设计师更有效地制定设计方案、进行仿真分析，提高设计的准确性和效率。
首先，利用CAD技术可以实现传动系统零部件的三维建模和装配。
通过绘制各个零部件的几何形状和尺寸，可以更好地了解传动系统的结构和布局，方便进行后续的仿真分析。
其次，CAD技术可以进行传动系统的运动学和动力学仿真。
通过设定合适的约束和加载条件，可以模拟传动系统在不同工况下的运动状态和动力学响应。
这有助于评估传动系统的性能和稳定性，为系统优化和改进提供依据。
此外，CAD技术还可以进行磁悬浮列车的通风、散热和噪音分析。
通过模拟列车运行时的空气流动和传热过程，可以评估传动系统的散热效果和热稳定性。
同时，通过模拟列车在高速行驶时的振动和噪音产生机理，可以优化传动系统的结构和材料，减少不必要的噪音和振动。
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．
合适 的控制器 。
磁悬 浮列车 是一种利 用 电磁力将 车体 以给定 间隙悬浮
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一
２ 电制 动模型 的 建立 及仿 真
制动控制 系统 的输入 ： 悬浮 列车 发 出制 动指 令 。 入 磁 输
ｈ ｔｓ ｔ ｃｅ ｒｔｎｉ ｉ ｒ ｓｄａ ｔ ｉ ｎｎ ａ ｅｒａ ｄａｅ ｅ ｉ ｃ ｓｄ ｓｍ ｔｃｌ ． ｔａ ｉ， ｅａｃｌ ａ ｏ ｃ ａｅ ｔ ｅ ｇｎ ｉ ， ｄｉ ｄｃｅ ｅ ｆ ｒ ｅｖｌｃ ｙ ｓ ｅｒａｅ ｙ ｍｅｉａ ｙ ｈ ｅ ｉ ｓ ｎｅ ｂ ｈ ｅ ｇ ｎ ｓ ｓ ｔ ｔ ｈ ｏ ｔｉｄ ｅ ｒ ｌ
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第２卷 第５ ３ 期
文章编号 ：０ ６— ３ ８ ２０ ） ５－０３ ｏ １０ ９４ （０ ６ ０ ２ ８一 ４
计
算
机
仿
真
２６ 月 ０ 年５ ０
中低 速磁 悬 浮 列 车 电 制动 系统 的仿 真
张博 ， 力 ， 爱 民 骆 黄
（ 国防科技大学磁悬浮技术研究中心 ， 湖南 长沙 ４ ０ ７ ） １０ ３ 摘要 ： 相对于轮轨列车 ， 磁悬浮列车对舒适度 、 安全性方 面的要求 更高 ， 这就要求 有一个可 靠性很高 的制动控制 系统。而现
ａ ｃ ｌ ｒ ｔ ｎ，ｗ ｉ ｈ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ｃ ｍ ｏ ．Ｔ ｅ ｉ ｅ ｌ ｃ ａ ｇ ｆａ ｃ ｌ ｒｔ ｎ ｓ ｏ ｌ ｅ ｉ ｃ ｏ ｄ ｗ ｔ ｅ ｐ ｅ ｆ ｅｉ ｇ ｃ ｅｅ ａｉ ｏ ｈ ｃ ｆ ｃｓ ｈ ｏ ｒ ｆ ｔ ｈ ｄ ａ ｈ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅａ ｉ ｈ ｕ ｄ ｂ ｎ ａ ｃ ｒ ｈ ｐ ｏ ｌ ｅ ｌ ， ｎ ｏ ｉ ｎ
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ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｅ ｉ ｌ Ｃｏ ａ ｅ ｔ ｖ ｈ ｃｅ—ｇ ｉｅ ｙ ｔ ｉ ｈ ｕ ｄ ｗａ ｒ ｎ，ｍａ ｌｖ ｔ ｉ ａ ｔ ｃ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔｏ ｏ ｏ ｔａ ｄ ｓ ｃ ｒ ｙ ａ ｇ ｅ ｒ ｎ ｈ ｓ ｓ ｉ ｔｒｑ ｉ ａ ｒ ｅ ｎ ｎ ｃ ｍｆｒ ｎ ｅ ｕ ｉ ． ｔ
够达到理想的制动效果 ， 对磁悬浮列车制动系统的工 程研究具有一定 的参考价值 。 关ｔ词 ： 磁悬浮列车 ； 控制器 ； 制动 ； 反馈 中图分类号 ：Ｐ ９ ． Ｔ ３ １９ 文献标识码 ： Ｂ
Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ Ｂｒ ｋ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｆＭ ａ ｌｖ Ｔｒ ｉ ｉ ｌ ｔ ｆｔ ａ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔｍ ｏ ｇ ｅ ａ ｎ ｏ ｈ
在的制动系统以恒 定的减速度制 动， 这会影 响乘客 的舒适性 。理 想的制动减速 度的变化趋势 应该和人 的感觉相 一致 ， 速 减
度的值开始时逐渐增大 ， 经过一段匀减速后 ， 减速度 的值再逐渐减小 。该文初步建立 了磁悬浮列车制动 系统 的模型 ， 外环 采
用速度反馈 ， 内环采用减速度反馈 ， 分别选择合适 的控 制器， 通过 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ仿真 ， 分析仿真结果 。结 果表明选 用的控制器 能