طراحي و شبيه سازي كنترل حركت كامل (تعليق، هدايت و پيشرانش) قطار مگلو EMS

كارشناسي ارشد

قطارهاي الكترومغناطيسي مگلو (از نوع تعليق الكترومغناطيسي) از سال 1930 در آلمان مورد تحقيق و توسعه قرار گرفته و نمونه¬هاي آزمايشگاهي و تجاري متعددي با نام ترنسرپيد ساخته شده است. اين قطارها توسط سيستم هاي تعليق، هدايت و پيشرانش با سرعت بيشتر از 400 كيلومتر بر ساعت بر روي ريل مسطح حركت مي كنند. سيستم تعليق موجب مي گردد قطار به اندازه يك سانتي متر از سطح ريل فاصله گرفته و سيستم هدايت موجب هدايت عرضي بوژي قطار از ديواره هاي جانبي ريل مي شود. پيشرانش اين نوع قطار ها توسط يك موتور سنكرون خطي از نوع تحريك با جريان مستقيم انجام مي شود. هدف از انجام اين تحقيق طراحي و شبيه سازي كنترل كننده حركت كامل قطار مگلو از نوع تعليق الكترومغناطيسي است كه شامل سيستم هاي كنترل تعليق، كنترل هدايت و كنترل پيشرانش به طور همزمان مي باشد. كنترل تعليق و كنترل هدايت در تحقيقات گذشته انجام شده است و در اين پايان نامه از نتايج طراحي آن ها استفاده مي گردد. در تحقيقات انجام شده از كنترل كننده تناسبي- مشتق گير به منظور كنترل فواصل هوايي تعليق و هدايت استفاده گرديده است. هدف در اين پايان نامه طراحي كنترل سيستم پيشرانش به منظور رديابي پروفيل سرعت قطار با درنظرگرفتن اثرات ناشي از تغييرات فاصله هوايي تعليق است. بدين منظور ابتدا مدل متعامد موتورهاي سنكرون خطي از نوع تحريك با جريان مستقيم با حذف سيم پيچي هاي دمپر از مدار معادل موتورهاي سنكرون چرخشي كه در مختصات فريم ثابت روتور نوشته شده است، استخراج مي گردد. سپس به منظور بررسي اثر تغييرات فاصله هوايي تعليق بر عملكرد بخش پيشرانش اندوكتانس هاي مغناطيس كنندگي در راستاي محورهاي مستقيم و يك چهارم (كه به صورت فرضي روي روتور درنظرگرفته مي شوند) براي اين نوع قطار برحسب فاصله هوايي تعليق استخراج مي گردد. ميدان مغناطيسي استاتور در راستاي محورهاي مستقيم و يك چهارم و ميدان مغناطيسي روتور يا بخش متحرك در راستاي محور مستقيم مي باشد. براي اينكه بتوان از تمام ظرفيت سيستم پيشرانش براي توليد نيروي پيشرانش استفاده كرد مي بايست جريان استاتور در راستاي محور مستقيم صفر گردد. به منظور كنترل سرعت قطار و جريان استاتور ،كنترل كننده خطي تناسبي- انتگرالگير چند متغيره براساس معادلات خطي سازي شده موتور سنكرون خطي از نوع تحريك با جريان مستقيم حول نقطه كار، طراحي مي گردد. سپس به منظور مقاوم نمودن سيستم در حضور نامعيني ها و اغتشاشات، كنترل كننده غيرخطي مد لغزشي برمبناي تئوري پايداري لياپانوف طراحي مي گردد. درنهايت با شبيه¬سازي ديناميك غيرخطي، عملگرها و كنترل‌كننده در محيط سيمولينك نرم‌افزار متلب و با تلفيق كنترل‌كننده هاي تعليق، هدايت و پيشرانش و اعمال به سيستم غيرخطي در حضور اغتشاشات و نامعيني هاي پارامتري، صحت عملكرد الگوريتم هاي كنترلي پيشرانش با درنظر گرفتن ملاحظات عملياتي قطار ترنسرپيد 07 مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است.

192242

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي كنترل و علائم

دكتر بهمن قرباني واقعي