中低速磁浮列车滑模自抗扰悬浮控制算法

摘要：

由于磁浮列车各悬浮架相互独立,任何一个悬浮控制点产生故障将导致整个悬浮架向失效一侧倾斜,造成列车运行事故.为此提出一种滑模自抗扰的悬浮控制方案以进一步提升悬浮控制器的带宽、鲁棒性和容错性.在获取间隙数据时融合了电涡流传感器的低频数据和加速度传感器的高频数据,并加入有效性判断,将不同传感器性能互补.在控制器的输出项中增加加速度微分项以检测磁浮列车的向心加速度,避免悬浮架在坡道与竖曲线过渡处撞击轨道,但直接求解微分会使系统不稳定,所以采用最速控制综合函数实现列车加速度微分项的获取.自抗扰控制器中扩张状态观测器会采集悬浮间隙信号,并观测到悬浮架的悬浮间隙、悬浮架的垂向速度和悬浮电磁铁的电流值,即使在加速度传感器和电流传感器同时失效的情况下,磁浮列车依靠扩张状态观测器观测到的数据也能实现稳定悬浮.通过李雅普诺夫稳定性判据证明了滑模自抗扰悬浮控制算法稳定性,经过MATLAB/Simulink仿真和实车试验,验证了算法的可行性.该悬浮控制算法确保磁浮列车在运行过程中遇到多种传感器同时失效的情况下不失稳,将磁浮列车悬浮控制器用到的所有传感器特性发挥出来,最大程度保障列车上乘客的安全及车载设备的正常运行.

关键词：磁浮列车、滑模控制、自抗扰控制、互补滤波、容错控制

所属期刊栏目：20

分类号：TP273+.3(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金;辽宁省教育厅项目;牵引动力国家重点实验室自主研究课题资助项目

在线出版日期：2023-04-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：682-693