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永磁电磁混合悬浮系统改进自抗扰控制研究

永磁电磁混合悬浮系统改进自抗扰控制研究

作者：秦耀江西理工大学

学位级别：硕士

磁悬浮技术,是指利用磁力克服重力使物体无接触悬浮的一种技术,具有无接触、应用范围广、可实现主动控制等特点,广泛应用于轨道交通、管道物流和磁浮轴承等领域。磁悬浮列车是我国轨道交通领域的研发热点之一,将永磁与电磁相结合的磁悬... 详细信息

磁悬浮技术,是指利用磁力克服重力使物体无接触悬浮的一种技术,具有无接触、应用范围广、可实现主动控制等特点,广泛应用于轨道交通、管道物流和磁浮轴承等领域。磁悬浮列车是我国轨道交通领域的研发热点之一,将永磁与电磁相结合的磁悬浮方式应用于磁悬浮列车优势明显,一方面,通过永磁场提供部分悬浮力,电磁场发挥动态磁场调节作用,很大程度降低了悬浮能耗;另一方面,永磁体的引入有效增大了悬浮气隙,降低了系统对轨道的精度要求。然而永磁体的引入也使得悬浮系统非线性增强,存在永磁与电磁耦合等不确定因素,影响系统的悬浮性能。针对永磁电磁混合悬浮系统的控制难题,本文开展了以下几个方面的工作:(1)综合永磁电磁混合悬浮结构的优劣特性,分别构建串联式和并联式单点永磁电磁混合悬浮系统结构平台,并对其工作原理进行分析,结合机理建模法建立了对应的数学模型,并运用控制理论对系统模型进行分析,得出系统开环不稳定性,但具备能观能控特性,通过施加反馈环节和观测环节可使系统稳定。(2)针对永磁电磁混合悬浮系统中因自身的机械和电气特性,以及受到冲击和输入信号噪声等不确定性干扰引起的控制性能下降问题,探究自抗扰方法的控制效果。基于对自抗扰各组成部分的分析,针对跟踪微分器形式复杂且输出存在震颤的问题,采用改进Levant微分器进行替换,并利用其对信号噪声具有鲁棒特性,在系统测量反馈环节引入Levant微分器进行滤波,降低信号噪声对观测器的性能影响。结合实际情况验证了Levant微分器的优势和所提基于改进Levant微分器的自抗扰控制方法的可行性。同时,利用带约束因子的模拟退火粒子群优化算法对控制器参数进行整定,解决了控制器参数之间关联性强等问题,提高实验效率。(3)为验证本文设计的控制方法在实物平台中的可行性和优越性,分别对串联式和并联式单点永磁电磁混合悬浮结构搭建半实物联合仿真平台,并将PID、自抗扰和基于改进Levant微分器的自抗扰控制方法应用于仿真平台,进行动、静态性能对比实验,结果表明:该方法有效提高了永磁电磁混合悬浮系统的控制性能,不仅能够抑制测量信号噪声对系统的影响,而且还对系统悬浮气隙大范围变化和运行过程中受到的未知扰动具有更强的适应性和鲁棒性。本文立足于永磁电磁混合悬浮结构,构建两类永磁电磁混合悬浮平台,并分析其悬浮控制机理,为反馈控制策略奠定理论基础;融合基于自抗扰控制方法与智能寻优控制策略,提高自抗扰控制方法对混合悬浮结构的控制性能,避免控制参数之间的耦合影响;设计混合悬浮结构的半实物仿真平台,验证了其仿真模型及控制策略的有效性。该研究成果为解决永磁悬浮结构及永磁电磁混合悬浮结构控制难的问题提供了理论基础和方法参考,对推动永磁悬浮交通制式的应用与发展作出了积极探索,具有很好的学术意义和实际应用价值。

关键词：永磁电磁混合悬浮系统自抗扰控制 Levant微分器模拟退火粒子群算法半实物仿真技术

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下一代网络中软交换与智能网的关系

电信科学 2004年第5期20卷 U006-U007页

作者：秦耀东新太科技研究院，广州51665

1 现有智能网的实现方式。1．1 集中式智能网。智能网实质上是一个在现有电信网上附加的网络结构。INCM(智能网概念模型)将智能网用一个四层平面模型来表示，每个层面代表从不同角度所提供的网络能力，从上至下依次为：业务平面、总功... 详细信息

1 现有智能网的实现方式。1．1 集中式智能网。智能网实质上是一个在现有电信网上附加的网络结构。INCM(智能网概念模型)将智能网用一个四层平面模型来表示，每个层面代表从不同角度所提供的网络能力，从上至下依次为：业务平面、总功能平面、分布功能平面和物理平面(如图1所示)。INCM充分展示出智能网的两个显著特点：业务交换与业务控制相分离，业务生成独立于业务运行环境。其中业务交换与业务控制分离改变了由交换系统提供附加增值业务的传统方式，使得交换系统只负责交换和业务接入功能，不再需要为新业务的引入做任何改动，从而实现了业务由智能网集中提供。业务生成独立于智能网的业务运行环境使得业务的提供不依赖于智能网系统供应商，因而形成的开放的业务平台为业务的快速提供奠定了基础。图1中的SIB为业务独立构件，FEA为功能实体动作，FE为功能实体，PE为物理实体，SF为业务特征，EF为单元功能，IF为信息流，POI为起始点，POR为返回点，BCP为基本呼叫处理。

关键词：下一代网络软交换智能网体系结构 SCP

加强高校法制宣传教育之我见——兼谈广西医科大学的法制宣传教育工作

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广西医科大学学报 2006年第S1期23卷 27-28页

作者：秦耀武广西医科大学党委宣传部南宁530021

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土壤空间变异研究中的定量分析

地球科学进展 1992年第1期7卷 44-49页

作者：秦耀东北京农业大学 100092

系统地介绍了用地质统计学方法定量地研究土壤空间变异性的基本原理和方法以及这一领域目前研究的几个重点问题,并简单介绍了我国在这方面的研究现状。

关键词：土壤空间变异定量分析内蕴假设

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公路纵向排水沟内雨水井的合理布设

公路 1995年第8期40卷 39-42页

作者：秦耀东河北省沧州市交通局

路面排水是公路工程中一项重要的内容，排水是否畅通直接关系到路面、路基的稳定和养护、管理的质量．本文根据理论计算及实际操作中的一些具体情况分析、论述了公路纵向排水沟内雨水井的设计及如何进行合理布设。

关键词：公路纵向排水沟雨水井位置设计

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立足服务地方经济培养各类适用人才

教育与职业 2001年第8期 48-49页

作者：秦耀生河北省邯郸市农业学校

就全国的情况看，中等职业教育下滑是不争的事实，中等农业教育更是受到前所未有的冲击，不少学校的招生人数急剧下降。面对中等职业学校招生就业困难的局面，如何改善中等农业教育状况是当前农业中专发展的难题。几年来，邯郸农校围绕... 详细信息

就全国的情况看，中等职业教育下滑是不争的事实，中等农业教育更是受到前所未有的冲击，不少学校的招生人数急剧下降。面对中等职业学校招生就业困难的局面，如何改善中等农业教育状况是当前农业中专发展的难题。几年来，邯郸农校围绕为当地经济建设服务这一立足点，通过多种途径不断强化为地方经济建设服务的功能，激发了学校的办学活力、提高了办学水平，在近几年中职招生形势严峻的情况下，招生规模逐年扩大，普通中专1998年招收500人较1997年增加11．1％、1999年招收627人较1998年增加25．4％、2000年招收700人较1999年增加11．6％，这不仅为学校自身的壮大奠定了坚实的基础，也为河北省中等农业教

关键词：中等农业教育农业中专农业高新技术农业经济科教兴村工作可持续发展教学基地建设人才培养

饱和-非饱和三维流场核素迁移的数学模型及其应用

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中国农业大学学报 1997年第S1期2卷 44-49页

作者：李春江秦耀东中国农业大学 100094

根据饱和-非饱和三维流场溶质运移模型和特征,提出了三维流场溶质运移模型分裂迎风特征和格式;给出了格式的稳定性条件和迎风元判别式;将理想模型的解析解与数值解进行了比较。结果表明,该格式对求解对流占优问题效果好,能有效克服数值... 详细信息

根据饱和-非饱和三维流场溶质运移模型和特征,提出了三维流场溶质运移模型分裂迎风特征和格式;给出了格式的稳定性条件和迎风元判别式;将理想模型的解析解与数值解进行了比较。结果表明,该格式对求解对流占优问题效果好,能有效克服数值弥散和解的振荡。本文给出的数学模型和分裂迎风格式被用于某地中低放废物处置场选址评价中得到了满意的结果。

关键词：三维分裂迎风格式饱和-非饱和带核素迁移环境评价模型

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冬小麦冠气温差及根层土壤含水量的频谱分析

水利学报 1995年第8期27卷 67-76页

作者：秦耀东孔祥旋周涌北京农业大学河南农科院中国农科院

本文用频谱分析的理论和方法，对冬小麦冠气温差和根层土壤含水量进行了分析．分析表明，作物冠气温差在田间一个方向为平稳随机过程，且有某种周期变化的特征．通过信号检测发现，作物冠气温差可用５个频率的周期函数表示，并得知，作... 详细信息

本文用频谱分析的理论和方法，对冬小麦冠气温差和根层土壤含水量进行了分析．分析表明，作物冠气温差在田间一个方向为平稳随机过程，且有某种周期变化的特征．通过信号检测发现，作物冠气温差可用５个频率的周期函数表示，并得知，作物冠气温差与根层土壤含水量之间存在某种相关关系，根层土壤含水量可用作物冠气温差的线性滤波函数描述．

关键词：冬小麦土壤含水量根层冠气温差

基于改进自抗扰的永磁电磁混合悬浮型磁浮球控制方法

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铁道科学与工程学报 2023年第11期20卷 4333-4343页

作者：秦耀杨杰江聚松高涛江西理工大学永磁磁浮与轨道交通研究院江西赣州341000 江西省磁悬浮技术重点实验室江西赣州341000 中国科学院赣江创新研究院江西赣州341000

永磁电磁混合悬浮(PEMS)系统在降低能耗和增大悬浮气隙方面优势明显,但其非线性特征和控制难度也相对增加。针对PEMS系统中未知干扰和输入信号噪声引起的控制性能下降问题,提出一种基于改进型Levent微分器(ILevent)的自抗扰控制(ADRC)... 详细信息

永磁电磁混合悬浮(PEMS)系统在降低能耗和增大悬浮气隙方面优势明显,但其非线性特征和控制难度也相对增加。针对PEMS系统中未知干扰和输入信号噪声引起的控制性能下降问题,提出一种基于改进型Levent微分器(ILevent)的自抗扰控制(ADRC)方法。首先,结合电磁悬浮(EMS)型磁浮球系统的控制结构,搭建PEMS型磁浮球控制系统试验台,并对PEMS型磁浮球系统进行动力学建模,判断系统的稳定性和能观能控特性;其次,采用双曲正切函数对Levent微分器进行改进,降低输出信号抖振,分析改进前后Levent微分器以及ADRC中TD微分器的输出性能,充分融合Levent微分器对信号噪声的鲁棒性和ADRC对干扰的估计与补偿优势,设计了ILevent-ADRC控制器;并利用带约束因子的模拟退火-粒子群(SA-CFPSO)优化算法有效的解决了ILevent-ADRC参数多、关联性强等制约问题;最后,分别对传统ADRC、PID控制和ILevent-ADRC方法在PEMS型磁浮球控制试验台上进行对比实验,验证所提方法的有效性和优越性。实验结果表明:相比于传统ADRC和PID控制方法,所提ILevent-ADRC方法有效提升了PEMS型磁浮球系统的控制性能,不仅能够有效地抑制测量信号噪声对系统的影响,而且还对系统悬浮气隙大范围变化和运行过程中受到的未知扰动具有更强的适应性和鲁棒性。研究成果为磁悬浮智能控制技术的实际应用提供了理论参考,同时对于永磁电磁混合悬浮这一类复杂的非线性系统的控制,也具有较好的参考价值。

关键词： PEMS型磁浮球控制系统 ILevent-ADRC方法 SA-CFPSO优化算法控制性能