永磁电磁混合型中低速磁浮列车悬浮系统信号处理技术研究

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在常导磁悬浮系统基础上,永磁电磁混合型磁浮列车在悬浮磁铁中加入永磁体,由永磁体提供大部分悬浮力,从而使悬浮电流减小,降低悬浮功耗,减小磁铁发热。磁悬浮系统由信号处理单元、悬浮控制器与电磁铁组成,而其中信号处理的好坏直接影响磁悬浮系统稳定工作和安全运行。本文在对永磁电磁混合悬浮系统设计分析基础上,重点对悬浮控制器中的信号滤波和故障诊断问题进行了研究,全文主要工作如下:1、建立了永磁电磁混合悬浮系统悬浮模块模型,设计了模块化控制算法,仿真分析了传感器信号噪声和传感器故障对于悬浮控制效果的影响,提出了信号处理技术需要解决的问题。2、分析了间隙传感器信号、加速度计信号的特性,采用基于边界特性的非线性二阶离散跟踪微分器,分别设计了间隙信号滤波器、加速度计信号滤波器和间隙微分器,仿真和实验证明了所设计的滤波器可以获得高信噪比的有效信号。3、采用信号分析的方法,分别设计了加速度计故障诊断方法和电流传感器故障诊断方法,通过仿真和磁浮小车实验验证了方法的有效性。4、使用FPGA实现了跟踪微分器算法,算法应用于间隙滤波和间隙微分求取,通过仿真与实验证明了算法的可实现性。本文从提高混合悬浮系统的控制性能和安全性角度出发,研究了悬浮控制算法、滤波器设计、故障诊断算法等问题,具有一定的理论和工程应用价值。
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