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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

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    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

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    表  3  小比例模型参数

    Table  3.   Parameters of small-scale model

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-18
  • 刊出日期:  2014-02-25

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