[发明专利]半实物磁浮车辆动力学仿真系统

说明书

本发明涉及一种半实物磁浮车辆动力学仿真系统，将难以准确数值模拟的控制部分和电磁部分，作实物部分；将可以准确模拟的车辆机械部分和轨道部分，作虚拟部分，揭示控制实物模块、电磁实物模块、车辆动力学虚拟模型和轨道梁动力学虚拟模型之间的耦合作用规律、以及主要参数的适用边界，在室内再现各种工况下的磁浮车辆耦合动力学响应，做车辆动力学性能分析、控制系统性能分析和轨道梁动力学性能分析，从而为磁浮交通系统精准设计提供理论依据和应用参考。

技术领域

本发明涉及仿真控制领域，特别是涉及一种磁浮车辆的动力学仿真系统。

背景技术

随着磁悬浮技术的快速发展，目前已具有可以实现高速运行能力的磁悬浮列车以及运行系统。但是，磁悬浮列车正式投入运行之前，需要先对列车以及运行系统进行初步的调试，以确保各个关键设备的性能正常，避免出现重大安全事故。

以磁浮车辆动力学系统为例，磁悬浮列车在运行过程中会由于各种各样的干扰影响，而造成悬浮、导向、涡流制动等子系统与车辆动力学、轨道梁动力学、线路等模型耦合不当。因此，为保障列车的安全平稳运行，在磁悬浮列车正式投入运行之前，必须对磁浮车辆动力学系统进行耦合仿真，以作初步调试和仿真验证。因此，如何提供一种模型简单，真实性强的磁浮车辆动力学仿真系统，是磁悬浮控制系统仿真中亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种半实物磁浮车辆动力学仿真系统，包括：控制模块、电磁模块、车辆动力学模块和轨道梁动力学模块，以实现磁浮控制、电磁、车辆和轨道梁的实时耦合仿真；

其中，控制模块和电磁模块，采用实物进行仿真；

车辆动力学模块和轨道梁动力学模块，分别采用车辆动力学虚拟模型和轨道梁动力学虚拟模型进行仿真。

进一步地，车辆动力学虚拟模型和轨道梁动力学虚拟模型，采用多体动力学软件SIMPACK建立。

进一步地，轨道梁动力学虚拟模型，采用多体动力学软件SIMPACK的SIMBEAM模块建立柔性轨道梁模型。

进一步地，采用多体动力学软件SIMPACK的Realtime模块，实现磁浮控制、电磁、车辆和轨道梁的实时耦合仿真。

进一步地，所述车辆动力学虚拟模型，以电磁模块的电磁力为输入，以速度、加速度、间隙为输出信号。

进一步地，所述轨道梁动力学虚拟模型，以振幅、频率、轨道梁跨为可配置参数，以随时间和位置变换的轨道变形量为输出信号。

进一步地，所述轨道梁动力学虚拟模型，还包括轨道不平顺模型；所述轨道不平顺模型，以行驶速度、列车位置、不平顺指令为输入信号，以轨道不平顺波形为输出信号，以空间频率为可配置参数。

本发明的半实物磁浮车辆动力学仿真系统，将难以准确数值模拟的控制部分和电磁部分，作实物部分；将可以准确模拟的车辆机械部分和轨道部分，作虚拟部分，揭示控制实物模块、电磁实物模块、车辆动力学虚拟模型和轨道梁动力学虚拟模型之间的耦合作用规律、以及主要参数的适用边界，在室内再现各种工况下的磁浮车辆耦合动力学响应，做车辆动力学性能分析、控制系统性能分析和轨道梁动力学性能分析，从而为磁浮交通系统精准设计提供理论依据和应用参考。

附图说明

图1为本发明半实物磁浮车辆动力学仿真系统的结构示意图；

图2为磁浮车辆的结构示意图；

图3为本发明半实物磁浮车辆动力学仿真系统的结构框图。

具体实施方式