基于较优控制的超导单铁悬浮控制系统研究

张　耿，李　杰
国防科学技术大学磁悬浮工程技术研究中心，湖南长沙

摘　　　要：悬浮控制是磁悬浮列车的核心技术，其他子系统必须在稳定悬浮的基础上设计。为了降低悬浮的能量损耗，采用超导线材绕制电磁铁的方法，在分析电磁型磁悬浮列车悬浮系统结构特性的基础上，建立了超导单铁悬浮系统的数学模型，并设计了带有电流环的线性二次型较优控制器，通过仿真计算表明，该控制策略不仅能够实现快速、精确、稳定的悬浮，还可以大大降低悬浮功率，达到设计的目的。

关　键　词：悬浮控制；超导线材；较优控制

１　引　言
随着磁悬浮技术的发展，科研人员在研究不断提高现有磁浮列车的速度、舒适度等技术的同时，也在节约能量的领域展开了深入的研究。目前，电磁吸力型磁悬浮列车的电磁线圈普遍是由常导线绕制，由于常导线的电阻消耗能量，使得列车稳定悬浮时的悬浮功率比较大，在能源日益紧张的今天，研究如何降低能量消耗对磁浮系统的工程化有重要影响。目前，国内外对高温超导线圈在磁悬浮列车上的应用进行研究的单位比较少，在国内主要有西南交通大学和清华大学，国外有美国的Ｇｒｕｍｍａｎ，但都只给出理论分析，并没有进行实验验证［１］。本文介绍了一种应用超导线圈代替常导线圈来绕制电磁铁的悬浮控制系统，通过设计线性二次型较优控制器［２］使系统稳定悬浮，因为超导线圈的零电阻效应，所以在系统稳定悬浮后，线圈消耗的功率为零，实现了节约能量的目的。

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