1970年以来,因为众多因素的制约,世界经济水平的发展遇到了瓶颈。运输能力是制约世界经济发展的一个重要因素。为了提高交通运输能力,各个国家的科学家们将磁悬浮运用到运输系统中,开始了磁悬浮列车的研究。24512
磁悬浮列车可以分为中低速[7]和高速两种类型。日本在制造利用磁悬浮技术的列车的研究过程中,走在世界前列。日本第一条74km长的磁悬浮列车试验线路在1994年建成。该磁悬浮式磁悬浮列车的研制取得了巨大的成功,,创造了430km/h的时速记录。日本在超导磁悬浮列车的研制方面也取得了巨大成功,达到时速552 km/h。德国在磁悬浮列车领域也已经具有成熟的技术,并且具有建造运营线路的水平。论文网
我国是在上世纪80年代,开始进入磁悬浮控制研究领域的。中国磁悬浮的技术,受到了德国和日本很大得影响。自2006年以来,国内磁悬浮研究获得了突破性进展,获得了许多新技术。2006年,中国制造了第一辆利用磁力悬浮技术的高速机车,速度很快。同年,中国在磁动机的研制上取得了突破性的进展。与国外磁悬浮采用的各种不同的电机驱动技术相比,磁动机驱动技术更加节约能源。
研究方向
磁悬浮的实际应用中,悬浮气隙的工作范围都被要求较大才行。而磁悬浮非线性特性和系统模型开环不稳定的特点。为了保证磁悬浮系统的稳定性,至少需要对输出反馈进行闭环控制。为了设计一个控制效果好、且成本低的磁悬浮系统控制器,人们针对磁悬浮的一些困难作了深入的研究。而关于磁悬浮系统的稳定性问题也越来越受关注。
日常生活中,各种控制过程的控制要求相对较低。并且PID 控制器具有很多优点,比如结构简单且易于调节。因此,在日常生产生活中多采用PID 控制。但是,在磁悬浮控制系统中,控制要求是相当高的,必须是高精度的,还要考虑到磁悬浮的非线性的特点。这时我们就不能使用PID 控制器。因为PID 控制器本身的局限性导致它在磁悬浮控制系统中难以获得理想的控制效果。磁悬浮它本身结构并不复杂,但他的控制系统是非线性的和滞后性的。所以,在建模时,必须要将他的物理模型简化,忽略掉一些干扰和影响小的因素。线性化后的模型有很多的优点,使用起来很方便。因此,工程师们常常使用线性化后的模型来进行产品的设计。然而,使用线性化模型的控制方案也有不足之处。由于线性化模型的线性化是在平衡点处进行的,实际控制过程中,系统的平衡点会发生变化,线性化模型就不准确了,系统的动态特性和控制效果将立刻变差,并影响系统的稳定性。并且线性控制方法有很多的局限性,很多场合不能用。对于磁悬浮控制系统来说,该方法并不能稳定性要求。此时,为了应对这些场合,就需要更加先进的控制方法。21世纪以来,随着工业水平的提高,自动化领域出现了许多先进的控制方法,这些方法都可以在磁悬浮控制系统中得到应用,如:智能控制、系统辨识、鲁棒控制、非线性控制。
伴随系统要求的提高和控制方法的进步,控制器应该在满足需求的同时,向提高系统稳定性、可靠性和经济性的方向发展,磁悬浮系统中高效控制器的研究毫无疑问将成为磁悬浮领域的热点。
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