[发明专利]一种可静止起浮的超导电动悬浮列车的控制方法

权利要求书

1.一种可静止起浮的超导电动悬浮列车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：通过场-路-运动耦合理论计算出模拟列车运动时超导磁体在8字形零磁通线圈中产生的感应电流数据，对大量不同运行状态计算后得到状态样本库；

通过机器学习的方式对系统进行训练学习，提高系统检测准确度；

列车运行时，列车车载传感器及地面传感器实时检测包含列车载重、悬浮高度、运行速度等参数的列车运行状态，其信号传输至中央控制机构，将列车运行状态与状态样本库进行比对；从状态样本库中选择出与此刻列车运行状态相符的状态数据，由此来匹配相应的电流信号传输给中央控制机构，控制列车所在区间供电站输出相应电流，并将其以一定相序通入至8字形零磁通线圈中，产生行波磁场，该电流产生的磁场与超导磁体作用后能产生足够大的磁升力使得列车悬浮；同时利用机器学习的方式对列车运行状态在线监测判断是否故障，当检测到失稳风险后，及时对8字形零磁通线圈实施主动电流控制，调整列车运行状态；

8字形零磁通线圈采用区间分段式供电，当列车驶入区间且传感器检测运行速度小于车体载重对应的起浮速度，该区间供电站接通为8字形零磁通线圈供电；列车达到起浮速度后，供电站停止为8字形零磁通线圈供电，但检测系统仍然工作，利用机器学习的方式对列车运行状态在线监测，及时调整列车运行状态，预防故障发生；

列车处于静止状态时，8字形零磁通线圈(1)经电缆线(3)连接对应区间供电站通入直流电；

8字形零磁通线圈中产生的行波磁场运动速度与列车行进速度相同，即磁场与列车相对静止。

2.根据权利要求1所述的一种可静止起浮的超导电动悬浮列车的控制方法，其特征在于，所述通过场-路-运动耦合理论计算零磁通线圈中感应电流包含以下步骤：

步骤一，通过电感计算模块，计算各个8字形零磁通线圈之间的互感及自感参数，同时计算当运动速度为V,电流为I的超导磁体与8字形零磁通线圈之间互感方程；

步骤二，将根据步骤一中计算所得超导磁体与各个8字形零磁通线圈之间互感方程沿三个坐标轴方向求偏导，得到x轴、y轴及z轴方向的互感偏导数Gx、Gy、Gz；

步骤三，根据所已知超导磁体的电流I、运动速度为V、几何尺寸以及8字形零磁通线圈尺寸参数，代入至步骤一、步骤二生成电流控制方程，求解后得8字形零磁通线圈动生电流矩阵[i]；

步骤四，运用能量法计算沿三个坐标轴方向的电磁力fx、fy、fz；

场-路-运动耦合理论模型中超导磁体与8字形零磁通线圈作用的等效电路方程为：[e]＝[R]·[i]+d([L]·[i])/dt

[e]为8字形零磁通线圈的感应电动势矩阵；

[R]为8字形零磁通线圈的电阻矩阵；

[L]为8字形线圈间的互感矩阵；

[i]为8字形线圈的电流矩阵；

所述电流控制方程为：

式中：R为8字形零磁通线圈总电阻的1/2；

i_k为8字形零磁通线圈中感应电流，k＝1～n，n为8字形零磁通线圈数量；

I_j为磁体电流，j＝1～m，m为超导磁体的数量；

M_k,n+k为将8字形零磁通线圈看作为上下两部分时，各个线圈回路之间互感及其自感参数；

G_p,j为超导磁体对8字形零磁通线圈上部或下部线圈的互感对x的偏导数，p＝1～2n；j＝1～m，m为超导磁体的数量；

沿x方向超导磁体运动速度V_x为计算速度项；

运用时间步长迭代求解法求解上述电流控制方程，本方法的迭代方程如下：

通过能量法将等效电路化简，结合功率与力的关系可知任意时刻在x、y、z三方向上的电磁力为：