中低速磁浮列车滑模自抗扰悬浮控制算法
作者:陈萍; 史天成; 于明月; 陈垟; 史炎
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由于磁浮列车的每个悬架相互独立,任何悬架控制点的故障都会导致整个悬架向故障侧倾斜,导致列车运行事故。因此,提出了一种滑模自抗扰悬架控制方案,以进一步提高悬架控制器的带宽、鲁棒性和容错性。在获取间隙数据时,将电涡流传感器的低频数据与加速度传感器的高频数据进行融合,并添加有效性判断,以补充不同传感器的性能。将加速度微分项添加到控制器的输出项中,以检测磁浮列车的向心加速度,并避免悬架在坡道和竖曲线之间的过渡处对轨道的影响。然而,直接求解微分方程会使系统不稳定。因此,采用最大速度控制综合函数来获得列车加速度的微分项。自抗扰控制器中央扩展状态观测器将采集悬挂间隙信号,观察悬挂架的悬挂间隙、悬挂架的垂直速度和悬挂电磁铁的当前值。即使加速度传感器和电流传感器同时发生故障,磁浮列车也可以依靠状态观测器扩建观测到的数据实现稳定的暂停。利用李亚普洛夫稳定性判据证明了滑模自抗扰悬架控制算法的稳定性。通过MATLAB/Simulink仿真和实车试验验证了该算法的可行性。悬挂控制算法确保了在运行过程中,当多个传感器同时发生故障时,磁浮列车不会失去稳定性,并充分发挥了磁浮列车悬挂控制器中使用的所有传感器的特性,最大限度地保证了列车上乘客的安全和车载设备的正常运行。