高温超导磁悬浮测试过程对测试结果的交叉影响作用

在高温超导磁悬浮系统中,超导体和应用外磁场之间的电磁作用比较复杂。通常,任何测试过程对高温超导磁悬浮系统中相互作用力(悬浮力和导向力)结果都有影响。为了能够得到准确的测试结果,文中研究了测试过程对导向力和悬浮力测试结果的影响,发现高温超导磁悬浮系统中存在的磁历史效应导致了这种影响的存在是必然的,而且是交叉影响作用。实验数据进一步指出,在实际的测试过程中必须根据具体的运动路径来选择悬浮力和导向力的测试过程和顺序,以尽可能地减小两者之间的负面影响。根据不同的测试目的,文中也推荐了对应合理的测试方法。     

一类非自治位置时滞反馈控制系统的亚谐共振响应

研究了弹性轨道条件下，控制回路中位置反馈信号存在时滞的磁浮系统在亚谐轨道激励作用下的响应问题. 将动力学模型在平衡点处线性化，以时滞为分岔参数，得到了系统出现Hopf分岔的条件. 用中心流形约化方法得到了包含轨道扰动系统的Poincaré规范型. 用多尺度法从理论上推导了时滞磁浮系统的亚谐共振周期解，得到了自由振动的分岔响应方程，分析了周期解中自由振动项的存在条件，研究了控制参数和激励参数与周期解的关系. 最后用数值仿真的方法分析了时滞参数、控制参数对系统响应的影响，分析结果指出，使系统保持稳定的亚谐响应的时滞边界小于无扰动时的时滞边界，时滞参数不但可以抑制亚谐响应，还能够控制混沌的产生，而控制参数可以控制系统响应中自由振动项的出现和受迫振动的幅值，适当选择这些参数可以有效抑制亚谐振动响应. 关键词： 亚谐共振响应 位置时滞反馈控制 非自治磁浮系统 分岔     

考虑间隙反馈控制时滞的磁浮车辆稳定性研究

常导磁吸型(EMS)磁悬浮列车在悬浮控制中的每个环节,时滞是不可避免的,当时滞超过一定程度后,系统有可能失稳.本文针对EMS磁浮列车控制环节的临界时滞与车辆参数(如运行速度、反馈控制增益、导轨参数和悬挂参数)的关系开展研究.建立了磁浮车辆/导轨耦合动力学模型,车辆包含1节车辆和4个磁浮架,考虑车辆的10个自由度,每个磁浮架上包含4个悬浮电磁铁.导轨模拟为一系列简支Bernoulli-Euler梁,采用模态叠加法对导轨振动方程进行求解.采用传统线性电磁力模型实现车辆和轨道的耦合.采用比例-微分控制算法对电磁铁电流进行反馈控制,实现车辆稳定悬浮,并假设时滞均发生在控制环节,且只考虑间隙反馈控制环节的时滞.采用四阶龙格库塔法对耦合系统动力学方程进行求解,编写了数值仿真程序,计算得到车辆导轨耦合系统在考虑间隙反馈控制时滞时的响应.将系统运动发散时的时滞大小视为临界时滞,开展了参数规律影响分析.通过分析,给出了提高时滞条件下车辆稳定性的方法,包括增大导轨的弯曲刚度和阻尼比,减小间隙反馈控制增益并增大速度反馈控制增益,以及增大二系悬挂阻尼.      

两级悬浮EMS型磁悬浮控制系统的非线性动力学特性

在考虑二级悬浮弹簧的非线性特性的基础上，建立了两级悬浮EMS型磁悬浮控制系统的非线性动力学模型，给出了控制参数G1，G2的稳定性条件，进一步讨论了该磁悬浮系统在外界激励下的分叉行为及混沌动力特性，并利用Poincare映射，功率谱分析及最大Lyapunov指数等混沌运动的统计特征描述了该状态下控制系统的混沌运动特性。     

高温超导磁体非接触补偿供电可行性研究

高温超导磁浮列车运行在高速状态,要受到环境振动、电磁激扰、轨道不平顺等问题,由此带来的运行损耗与高温超导接头电阻损耗等自身损耗相互叠加,使得高温超导磁体难以实现恒流运行.因此,本文基于近年来快速发展的非接触传能技术,提出了一种无漏热高温超导磁体非接触补偿供电方案,从理论上建立等效电路模型进行阻抗匹配,确定系统最优参数,同时利用搭建的实验测试平台研究了不同传输间距、不同负载的供电效率,证实了非接触传能技术用于现代轨道交通中高温超导磁体供电补偿的可行性.     

Non-resonant response, bifurcation and oscillation suppression of a non-autonomous system with delayed position feedback control

The maglev system with delayed position feedback control is excitated by the deflection of flexible guideway and resonant response may take place. This paper concerns the non-resonant response of the system by employing centre manifold reduction and method of multiple time scales. The dynamical model is presented and expanded to the third-order Taylor series. Taking time delay as its bifurcation parameter, the condition with which the Hopf bifurcation may occur is investigated. Centre manifold reduction is applied to get the Poincaré normal form of the nonlinear system so that we can study the relationship between periodic solution and system parameter. At first, the non-resonant periodic solution of the normal form is calculated based on the method of multiple time scales. Then the bifurcation condition of the free oscillation in the solution is analyzed, and we get the conditions with which the free oscillation has maximum and minimum values. The relationship between external excitation and the periodic solution is also discussed in this paper. Finally, numerical simulation results show how system and excitation parameters affect the system response. It is shown that the existence of the free oscillation and the amplitude of the forced oscillation can be determined by time delay and control parameters. So felicitously selecting them can suppress the oscillation effectively.     

非接触供电在高温超导磁体中的应用探究北大核心

高温超导磁悬浮列车运行过程中,由于磁体自身存在工作损耗难以实现恒流运行,寻找适用于高温超导磁体的运行补偿供电方法成为其能否稳定可靠运行于轨道交通环境的关键.本文基于磁耦合非接触供电技术,提出一种适用于高温超导磁体的非接触补偿供电方法,利用电路理论建立电路等效模型,对电路结构进行了优化设计.考虑到电路参数对于系统性能的影响,根据电磁场理论,对线圈结构进行了设计优化.通过搭建非接触供电系统实验装置,对系统特性、不同线圈结构对磁体供电系统的影响进行了研究,验证了本文所提出的非接触补偿供电方法的可行性.     

时变外磁场中高温超导块材导向力性能的数值模拟

基于Bean临界态模型,针对目前的高温超导磁悬浮车系统,提出了一种模拟计算方法,该方法可计算在时变外磁场中块材导向力的衰减变化情况。通过对时变外磁场中块材温度、俘获磁通以及导向力等参数变化情况的实验结果和计算结果的对比,证实了该模拟计算方法的有效性。该模拟计算方法可用于定性研究高温超导块材的导向力性能在时变外磁场作用下的变化情况,为高温超导磁悬浮车的研究和工程实践提供了较为重要的科学依据。     

非金属低温杜瓦装置的研制

报道了一种非金属杜瓦装置的研制,以满足高温超导磁悬浮车系统对液氮低温容器的要求。这种长方体低温容器采用无磁非金属材料制备,从而可以避免由涡流导致的阻力和热损耗,以及由磁性导致的吸引力等不利于高温超导磁悬浮车系统的影响。容器的液氮损耗率为0.55L/h。综合性能测试表明,该非金属杜瓦可以作为高温超导磁浮车低温容器的理想选择之一。     

基于Ansoft的永磁轨道排布方式的仿真优化

将永磁轨道上表面磁感应强度作为主要参数进行检测和考察,以衡量其悬浮性能的优劣程度。首先通过对比Ansoft仿真值与实际测量值,确定了最佳测量位置为永磁体上表面2mm处,然后分别对多种排布方式的永磁轨道表面磁感应强度B进行了仿真并观测,得出结论表明:从制作的经济性以及实用性考虑,三极对顶式永磁轨道能提供目前最优的悬浮性能。该结论对高温超导磁悬浮系统永磁轨道的制作和设计有一定的参考价值。