留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

磁悬浮车轨耦合振动的小比例相似模型

王辉 沈钢

王辉, 沈钢. 磁悬浮车轨耦合振动的小比例相似模型[J]. 交通运输工程学报, 2014, 14(1): 49-56.
引用本文: 王辉, 沈钢. 磁悬浮车轨耦合振动的小比例相似模型[J]. 交通运输工程学报, 2014, 14(1): 49-56.
WANG Hui, SHEN Gang. Small-scale similarity model of maglev-guideway coupling vibration[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2014, 14(1): 49-56.
Citation: WANG Hui, SHEN Gang. Small-scale similarity model of maglev-guideway coupling vibration[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2014, 14(1): 49-56.

磁悬浮车轨耦合振动的小比例相似模型

基金项目: 

"十一五"国家科技支撑计划项目 2007BAG02A04

详细信息
    作者简介:

    王辉(1983-), 男, 河南沈丘人, 同济大学工学博士研究生, 从事磁悬浮控制方法与车辆动力学研究

    沈钢(1963-), 男, 浙江余姚人, 同济大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U270.11

Small-scale similarity model of maglev-guideway coupling vibration

More Information
    Author Bio:

    WANG Hui(1983-), male, doctoral student, +86-21-69583693, wh053@163.com

    SHEN Gang(1963-), male, professor, PhD, +86-21-69582151, elsg@sh163.net

  • 摘要: 将磁悬浮车轨耦合振动系统简化为单磁铁-Bernoulli-Euler梁模型, 设计了5种状态变量的反馈控制器, 分别在时、频域上研究了系统的动力学特性。依据相似理论建立了单磁铁车轨耦合系统的小比例模型, 推导了动力学系统的相似关系, 分析了小比例模型的相似特性。研究结果表明: 提出的磁悬浮控制方法利用轨道梁低阶模态与电磁铁振动信息得出控制器输出, 方法有效; 利用所设计的控制器, 系统能够在0.27s达到稳定状态, 最大超调量为2%;在单磁铁的车轨耦合振动系统中, 取其3阶模态即可较精确地反映其振动特性, 而当轨道梁各阶频率相差较大时, 对系统的低频特性分析, 在仅取第1阶模态时也可得出较精确的结果; 通过相似理论得到的小比例磁悬浮车轨耦合振动模型的动力学特性与原模型一致。

     

  • 图  1  车轨耦合振动模型

    Figure  1.  Vehicle-guideway coupling vibration model

    图  2  悬浮闭环系统

    Figure  2.  Closed-loop maglev levitation system

    图  3  悬浮间隙

    Figure  3.  Levitation gaps

    图  4  电磁铁加速度

    Figure  4.  Accelerations of electromagnet

    图  5  轨道梁位移

    Figure  5.  Displacements of guideway

    图  6  轨道梁加速度

    Figure  6.  Accelerations of guideway

    图  7  悬浮间隙的频域响应

    Figure  7.  Frequency domain responses of levitation gap

    图  8  电磁铁加速度的频域响应

    Figure  8.  Frequency domain responses of electromagnet acceleration

    图  9  轨道梁位移的频域响应

    Figure  9.  Frequency domain responses of guideway displacement

    图  10  轨道梁加速度的频域响应

    Figure  10.  Frequency domain responses of guideway acceleration

    图  11  简化的车轨耦合振动模型

    Figure  11.  Simplified vehicle-guideway coupling vibration model

    图  12  悬浮间隙频域响应的比较

    Figure  12.  Frequency domain response comparison of levitation gaps

    图  13  电磁铁加速度频域响应的比较

    Figure  13.  Frequency domain response comparison of electromagnet accelerations

    图  14  轨道梁位移频域响应的比较

    Figure  14.  Frequency domain response comparison of guideway displacements

    图  15  轨道梁加速度频域响应的比较

    Figure  15.  Frequency domain response comparison of guideway accelerations

    表  1  车轨耦合振动模型参数

    Table  1.   Parameters of vehicle-guideway coupling vibration model

    下载: 导出CSV

    表  2  车轨耦合振动系统的等效参数

    Table  2.   Equivalent parameters of vehicle-guideway coupling vibration model

    下载: 导出CSV

    表  3  小比例模型参数

    Table  3.   Parameters of small-scale model

    下载: 导出CSV
  • [1] LEE H W, KIM K C, LEE J. Review of maglev train technologies[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2006, 42 (7): 1917-1925. doi: 10.1109/TMAG.2006.875842
    [2] YAN Lu-guang. Suggestion for selection of maglev option for Beijing-Shanghai high-speed line[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2004, 14 (2): 936-939. doi: 10.1109/TASC.2004.830324
    [3] ZHOU Dan-feng, HANSEN C H, LI Jie, et al. Review of coupled vibration problems in EMS maglev vehicles[J]. International Journal of Acoustics and Vibration, 2010, 15 (1): 10-23.
    [4] YAU J D. Vibration control of maglev vehicles traveling over a flexible guideway[J]. Journal of Sound and Vibration, 2009, 321 (1/2): 184-200.
    [5] YAU J D. Response of a maglev vehicle moving on a series of guideways with differential settlement[J]. Journal of Sound and Vibration, 2009, 324 (3): 816-831.
    [6] 王辉, 钟晓波, 沈钢. 一种新型磁悬浮线路设计方案及悬浮控制方法[J]. 同济大学学报: 自然科学版, 2013, 41 (7): 1112-1118. doi: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.07.026

    WANG Hui, ZHONG Xiao-bo, SHEN Gang. A new maglev line system design and control strategy[J]. Journal of Tongji University: Natural Science, 2013, 41 (7): 1112-1118. (in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.07.026
    [7] 崔鹏, 李杰, 张锟. 基于补偿反馈线性化的悬浮控制器设计[J]. 铁道学报, 2010, 32 (2): 37-40. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB201002009.htm

    CUI Peng, LI Jie, ZHANG Kun. Design of the suspension controller based on compensated feedback linearization[J]. Journal of the China Railway Society, 2010, 32 (2): 37-40. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB201002009.htm
    [8] ZHOU Dan-feng, LI Jie, HANSEN C H. Application of least mean square algorithm to suppression of maglev trackinduced self-excited vibration[J]. Journal of Sound and Vibration, 2011, 330 (24): 5791-5811. doi: 10.1016/j.jsv.2011.07.021
    [9] KONG E, SONG J S, KANG B B, et al. Dynamic response and robust control of coupled maglev vehicle and guideway system[J]. Journal of Sound and Vibration, 2011, 330 (25): 6237-6253. doi: 10.1016/j.jsv.2011.05.031
    [10] 王辉, 钟晓波, 沈钢. 弹性轨道梁上磁悬浮控制方法[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13 (5): 33-38, 46. http://transport.chd.edu.cn/article/id/201305005

    WANG Hui, ZHONG Xiao-bo, SHEN Gang. Control strategy of maglev on elastic track[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13 (5): 33-38, 46. (in Chinese). http://transport.chd.edu.cn/article/id/201305005
    [11] 任永明. 公路桥梁车桥耦合振动模型试验研究[D]. 南昌: 华东交通大学, 2011.

    REN Yong-ming. The model test study of highway bridge on vehicles-bridge coupling vibration[D]. Nanchang: East China Jiaotong University, 2011. (in Chinese).
    [12] 郑亮. 高墩大跨桥梁车桥耦合振动模型试验研究[D]. 西安: 长安大学, 2011.

    ZHENG Liang. Model test on vehicle-bridge coupled vibration for the long-span bridge with high-pier[D]. Xi'an: Chang'an University, 2011. (in Chinese).
    [13] GUI Shui-rong, CHEN Shui-sheng, REN Yong-ming. Study on vibration test of the scale-model system for highway bridge-vehicle interaction according to the similarity law[C]∥IEEE. 2011International Conference on Remote Sensing, Environment and Transportation Engineering. Nangjing: IEEE, 2011: 1735-1739.
    [14] MEISINGER R. Control systems for flexible maglev vehicles riding over flexible guideways[J]. Vehicle Dynamic System, 1975, 4 (2/3): 200-202.
    [15] 田宇. 考虑车轨相对位置的车轨耦合振动控制研究[D]. 长沙: 国防科技大学, 2011.

    TIAN Yu. Research on the vehicle-guideway coupled vibration control considering the relative position between the vehicle and the guideway[D]. Changsha: National University of Defense Technology, 2011. (in Chinese).
  • 加载中
图(15) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  575
  • HTML全文浏览量:  112
  • PDF下载量:  2498
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-18
  • 刊出日期:  2014-02-25

目录

    /

    返回文章
    返回