摘要：本文对电磁悬浮型常导高速磁浮列车绝对定位传感器进行工程化设计研究。建立传感器的解析电磁学模型,并采用有限元仿真分析标志板的屏蔽特性,从而为线圈设计及传感器工作频率的选择提供依据。在此基础上,针对传感器的读码准确率、实时性和鲁棒性问题,对信号调理电路的动态特性及参数选择进行分析与设计,并基于有限状态机设计传感器的读码算法。试验表明本文所设计的传感器稳定可靠,可保证样车试验的长期顺利进行。该传感器同样适用于中低速磁浮列车,对于轮轨列车定位也有一定的参考价值。

摘要：为实现中速磁浮列车悬浮系统的数据驱动异常检测,首先,引入基于参数化残差的异常检测方法;然后,针对当前悬浮系统的异常先验信息非常缺乏的问题,建立悬浮系统健康数据置信集和异常数据置信集,确定悬浮系统的异常检测评估函数与阈值;接着,异常误报率固定时以最小化异常漏检率为设计目标,从数理角度设计满足该目标的最优参数向量,并以此构建基于最低漏检率的悬浮系统异常检测算法;最后,以长沙磁浮快线的悬浮系统运行数据为例,对悬浮系统的间隙突变异常、砸轨异常和加速度传感器异常进行分析和检测.结果表明,在异常误报率为5%时,所提出的方法能够实现3种典型异常的全部检测,不存在对3种异常的漏检和对正常数据段的误检,最大异常检测滞后0.2 s.

摘要：利用悬浮系统的多类监测数据,提出了一种基于改进典型相关分析(canonical correlation analysis,CCA)的中低速悬浮系统异常检测方法。运营线数据验证了该方法能获得较好的阈值,且与基于K-medoids的方法和基于支持向量数据域描述(support vector data description,SVDD)的方法相比,该方法能获得更高的检测率。

摘要：针对磁浮列车悬浮系统的在线异常检测问题,提出了一种基于长短时记忆(LSTM)神经网络与多元高斯分布(MGD)的检测方法;建立学习悬浮系统正常运行的LSTM时间序列预测模型,得到了正常情况下的预测误差;基于间隙、电流和加速度的预测误差,建立了反映正常情况下预测误差分布特性的MGD模型;以对数概率密度作为检测指标,设计了在线检测逻辑,并以F_(1)分数作为检测效果衡量指标设置阈值;为了验证所提方法的有效性,利用磁浮列车运营线数据模拟在线数据,采用所提方法对过轨道接缝异常、砸轨异常和加速度信号异常进行了检测与分析。研究结果表明:在检测以上3类异常时,所提方法的F_(1)分数分别达到了100.00%、97.85%和83.33%,所提方法的检测指标在正常和异常情况下对比明显,可以反映出悬浮系统产生异常到调整好的具体时间段,并且算法平均耗时约2 s;相较于基于超球体高斯分布方法,所提方法检测率平均提高了1.9%,其中对于持续时间短的过轨道接缝异常的检测率提高了9.4%。可见,所提方法可以对悬浮系统状态数据进行异常在线检测。

摘要：磁浮飞轮是采用磁轴承支承的卫星姿态控制执行机构。本文在综述磁轴承特点的基础上，介绍了本磁轴承飞轮试验模型的工作原理，推导了其动力学模型。给出了磁轴承设计中的关键参数：轴向不平衡刚度、径向恢复刚度、旋转刚度的计算方法。最后对磁轴承的被动悬浮特性进行了分析，对其主动悬浮控制系统进行了设计，给出了实验结果。本文中所涉及的问题对其它依靠磁力支承装置的设计有参考价值。

摘要：导向系统是高速磁浮列车中的关键子系统之一,针对导向系统工作电流变化范围大的特点,设计了降低静态电流灵敏度的鲁棒导向控制器。在介绍导向系统结构和控制方案的基础上给出导向系统线性化的数学模型,并采用线性最优二次型设计方法设计最优控制器,结合仿真讨论最优控制器无法在整个工作范围内保证导向系统具有相近性能的原因,而后建立了导向系统对于静态电流的参数灵敏度模型,并采用降低参数灵敏度的鲁棒控制理论对最优控制器设计方法进行改进,设计了鲁棒控制器。仿真和试验表明,该鲁棒控制器能够增强导向系统对静态电流变化的鲁棒性。

摘要：针对主动控制的磁悬浮车辆-轨道耦合系统,从非线性特性角度出发,研究静止悬浮条件下控制参数、轨道参数与磁悬浮车轨耦合系统振动特性的相互关系。首先建立弹性轨道和刚性悬浮电磁铁运动学模型,采用串级控制算法建立悬浮控制系统模型,从而得到磁悬浮车轨耦合非线性模型;然后利用谐波平衡法,分析车辆-轨道1∶1共振特性,计算得到一阶振动的幅频特性方程;由于幅频特性方程阶数较高,利用数值计算方法得到3组控制参数,分别给出其仿真结果,说明轨道和控制参数对系统振动的关键影响。结论可供轨道加工和悬浮控制系统设计时参考。

摘要：以磁浮列车悬浮控制系统为对象,提出了网络化悬浮系统的控制方案,建立考虑网络时延下的悬浮控制系统模型,设计了基于模型的控制算法以对网络诱导时延进行补偿,建立网络化悬浮控制系统的硬件平台,并以单模块悬浮系统为对象进行了实验,仿真分析和实验表明了网络化悬浮控制系统的可实现性和控制算法的有效性。

摘要：针对多传感器信息物理系统(CPS)在执行器和传感器遭受隐蔽性攻击情况下的安全状态估计问题,本文提出一种基于分布式检测与告警切换的安全状态估计方法.首先,利用卡尔曼滤波器组,构建基于状态差异的残差信号,用于多传感器的分布式检测;其次,定义传感器置信因子,建立基于检测告警切换的安全状态估计框架,设计攻击情况下的攻击隔离与状态估计一体化算法;最后,利用四驱麦克纳姆轮移动机器人,搭建了多传感器CPS实验平台,并分别在零动态攻击、隐蔽攻击和重放攻击场景下进行实验验证,结果表明,本文提出的安全估计方法具有较好的可行性和有效性.

摘要：为模拟高速磁浮列车悬浮系统运动过程并分析不同条件下的系统响应,本文围绕悬浮系统建模、控制器设计和仿真分析展开研究.首先,介绍以搭接结构为基本单元的高速磁浮列车悬浮系统的基本结构与工作原理,通过机理分析方法构建理想情况下的悬浮系统数学模型;然后,对悬浮系统模型进行合理简化,并针对简化模型设计标称控制器;最后,仿真验证了标称控制器的控制效果,并对比分析仿真和实验条件下永磁电磁混合悬浮系统的起浮降落过程.研究结果表明:仿真得到的悬浮间隙、悬浮电流等物理量的变化情况与实际系统的变化趋势吻合,稳态时误差小于5%.