磁浮控制系統

簡介

磁浮控制是磁浮列車的核心技術，其他子系統必須在穩定懸浮的基礎上設計。磁浮控制系統必須在各種條件下保證系統的穩定懸浮，並具有較強的抗干擾能力。由於懸浮系統的複雜性和不確定性，懸浮控制也是磁浮系統的關鍵技術。

作用

1、保證系統穩定懸浮。懸浮控制系統必須能夠在各種條件下保證系統的穩定懸浮，送是磁浮列車技術最基本的要求。但是，EMS型磁浮列車的懸浮系統具有較強的非線性和不穩定性，系統必須施加主動控制才能實現穩定懸浮。

2、具備較強的抗干擾能力。懸浮控制系統在工作過程中會受到懸浮磁場變化、電磁福射、電磁力的脈動、軌道的不規則變化、乘客數量引起的負載變化等干擾，懸浮控制系統必須能夠對送些干擾具有良好的魯棒性。

3、保證列車具有較好的乘坐舒適性、較大的承載能力、較高的運行效率和可靠性以及較強的與周圍環境的兼容性等。由於車軌共振、軌道坡道、彎道等因素，磁浮列車在運行時必須有效抑制軌道共振、較好地實現對坡道的有效跟蹤，同時必須具有良好的承載能力和較高的運行效率。這樣，磁浮列車才能在與輪軌、汽車等交通工具中脫穎而出。

控制方案

分散控制

對磁輪或懸浮架結構的懸浮系統做到模組間的機械解耦，將模組內部兩組電磁鐵等效為兩個完全獨立的單獨電磁鐵，形成分散控制。由於單個電磁鐵是懸浮系統的最基本單元，所以大多數的控制算法都是基於單鐵懸浮進行研究的。

集中控制

由於懸浮架同一模組的兩個點解耦後仍存在較強的力耦合，模組一端的運動對另一端有影響，採用分散控制，無法提高控制性能。而集中控制就是在模組模型的基礎上設計解耦算法，以削弱相互之間的運動影響，從而達到系統的穩定控制。

影響因素

系統模型的影響

懸浮控制系統是一個典型的非線性系統，通常的做法是系統在平衡點處線性化後，設計線性系統控制器。這就不可避免地使控制器的適用範圍變窄，從而造成系統性能的降低。

信號噪聲的影響

在試驗過程中可觀察到輸入信號中常常混入了高頻雜波成分，這樣在對相應信號進行處理時，高頻雜波就淹沒了有效信號，導致系統無法正常工作。這些噪聲包括地線噪聲、反射噪聲以及串繞噪聲等。

模數轉換採樣量化誤差的影響

數字控制系統涉及到模數轉換的問題。無論所使用的A/D轉換器的解析度多高，由於採樣時量化誤差的存在，總要損失一部分有用信息，而送些有用的信息可能就是影響系統穩定性的因素。

車軌共振的影響

磁浮列車系統由彈性支撐的軌道、懸浮電磁鐵、直線感應電機、懸浮架等部件組成，軌道及梁的結構頻率（即固有頻率）對整車運行的性能具有重要的影響。當軌道的結構頻率接近控制電磁鐵的調節頻率時，整個系統將產生共振，會影響系統的穩定性和乘坐的舒適性。