摘要
磁悬浮列车是一种新兴的轨道交通方式，较传统列车而言具有速度快、运营成本低、无污染等优势，发展前景广阔。磁悬浮列车高效安全的运行离不开精确平稳的速度控制，然而，由于列车运行过程具有大时滞、非线性、多约束等控制难点，再加上环境因素多变及复杂静磁场力的干扰，要满足磁悬浮列车精确而平稳的速度控制仅依靠传统控制方法很难达到。根据上述背景，本文针对磁悬浮列车高精度自抗扰速度控制策略展开了研究，主要内容如下。 （1）研究了超导电动磁悬浮列车的工作原理，考虑到列车运行过程中受到的牵引力和各种阻力，将“8”字型线圈磁阻力和空气阻力及其他扰动项引入到系统建模中，构建了更为合理的磁悬浮列车驱动系统模型，并通过仿真软件搭建该模型。 （2）基于磁悬浮列车驱动系统模型，选用ADRC作为列车速度控制的基本算法，为提高系统的响应速度，设计了二阶速度电流复合的自抗扰控制器来改进传统双闭环结构。仿真结果表明：ADRC对比PI矢量控制具有更优越的动态性能，速度控制更精确，抗干扰能力和稳定性较好，便于工程实现。 （3）为进一步提升速度控制性能，在二阶ADRC的基础上设计了改进的自抗扰控制器SADRC-PR。提出超螺旋滑模自抗扰SADRC，改进非线性误差反馈控制率和扩张状态观测器。其次，引入电流比例谐振PR控制，减小列车在外界干扰下电流和推力的波动幅度。仿真结果表明：SADRC-PR能有效结合滑模控制和自抗扰控制的优势，降低26.5%的电流波动和28.3%的推力波动，提高速度控制系统的动态性能和稳态性能，扰动抑制能力增强，有利于列车精确平稳运行。 （4）针对非线性ADRC调参难度大的问题，在SADRC-PR的基础上，应用RBF神经网络优异的逼近性能进行扩张状态观测器参数的在线整定。设计RBF在线优化参数的自抗扰控制器，并与人工调参的控制效果进行对比。仿真得出，本文所提RBF-SADRC-PR在降低调参难度的同时，提升了ESO的观测性能并实时补偿扰动，鲁棒性更好。对速度、加速度、扰动的观测误差分别降低61.9%，74.5%，46.3%，速度误差控制在0.02km/h，提高了速度控制精度，有效解决了磁悬浮列车在复杂干扰下精确平稳的速度控制问题。
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