邓文熙

（北京磁浮交通发展有限公司长沙分公司，湖南 长沙 410073）

作为21世纪的新型轨道交通，中低速磁悬浮列车有着转弯半径小，爬坡能力强，安静无污染，运行安全系数高等诸多的优点。磁悬浮列车转向架的悬浮控制一般采用四点控制（相互耦合），但通常还是简化为一个电磁铁单点悬浮问题。这种简化有助于我们理解悬浮控制的稳定性和动态特性，便于设计适当的控制律；然而，这提高了控制器的鲁棒性的要求，不适用于工程问题的控制参数整定。在文献[1-4]中，PID控制参数通常根据经验或线性控制理论对单铁悬浮系统的线性化模型进行计算确定；除了电磁力的非线性，还有电流的延迟性，传感器与磁铁的位置偏差等实际约束都没有考虑到，这将影响预期的控制效果。

本文对各文献通常使用的三种物理模型（单铁悬浮线性化模型、单铁悬浮非线性模型、转向架四点控制非线性模型）在相同控制参数下的不同响应进行了对比分析。本文第一节给出了三种模型的带电流环PID控制器的建模过程；第二节以ITAE[5]（时间绝对误差积分）为目标函数对其控制参数进行了优化设计；第三节对阶跃响应进行了比较和分析；最后基于上述分析给出结论。

1 转向架建模

现有文献中出现了很多不同的磁悬浮控制模型，根据不同的需要可能采用不同的物理模型。本文主要建立了业内经常使用的三种模型以便于后续比较：单铁悬浮线性化模型，单铁悬浮非线性模型和转向架四点控制非线性模型。……