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高温超导EMS型混合悬浮控制器的研究与设计的开题报告

一、研究背景及意义

随着我国高速铁路、航天器、磁悬浮列车等中高速运输设施接连不断地推出和建设，超导技术逐渐成为国家战略发展的重点之一。尤其是高温超导技术的突破，使超导技术更加可靠、经济、应用广泛。高温超导技术以其高电导率、零电阻、零磁滞等突出特点，成为大规模发电、节能减排、工业加热、磁浮列车等方面的重要技术手段。

悬浮控制器（ElectromagneticSuspensionSystem，简称EMS）是高速列车中悬浮系统的重要组成部分，它主要通过电流控制来调节磁场，将车体悬浮在磁力线上，从而减小与轨道的摩擦和对车辆牵引力的损失。传统的悬浮系统主要通过机械方式实现车体的悬浮，但是存在轻微的空气阻力和摩擦力，影响车辆的能耗和运行速度。相比之下，EMS系统由于采用了高温超导材料，可以消除因电能转化为磁能而产生的损耗，因此比传统的机械悬浮系统具有更低的能耗和更高的运行速度。

因此，本研究拟开发一种针对高温超导EMS型混合悬浮控制器的控制算法，旨在提高EMS系统的稳定性、精度和控制效率，为高速列车等相关领域提供更加高效和可靠的悬浮系统应用方案。

二、研究内容

本研究拟研究高温超导EMS型混合悬浮控制器的关键问题，包括：

1.高温超导材料的性能和特点分析。研究高温超导材料的特点和性能，探讨其在EMS系统中的应用前景。

2.混合控制算法的研究。通过对高温超导EMS型混合悬浮控制器的理论分析，结合控制算法的优化，探讨混合控制算法对EMS系统的提升效果。

3.系统建模与仿真。针对高温超导EMS型混合悬浮控制器的建模与仿真，验证控制算法的正确性和实用性。

4.实验验证。在实验室构建高温超导EMS型混合悬浮控制器模型，进行悬浮力的测试和分析，验证控制算法的实际控制效果。

三、研究方法和技术路线

本研究采用如下方法和技术路线：

1.研究高温超导EMS型混合悬浮控制器的理论基础和控制特点。

2.探索高温超导材料在EMS系统中的应用优势及其悬浮特征。

3.设计并验证混合控制算法。

4.概括高温超导EMC系统的建模和仿真方法。

5.实验验证高温超导EMS型混合悬浮控制器的正确性和实用性。

四、研究预期成果

1.提出针对高温超导EMS型混合悬浮控制器的控制算法，提高EMS系统的稳定性、精度和控制效率。

2.设计并构建高温超导EMS型混合悬浮控制器模型，进行悬浮力的测试和分析。

3.验证控制算法的实际控制效果，评估该算法在悬浮控制器领域的应用前景。

五、研究工作计划

本研究的工作计划如下：

1.前期准备阶段（1个月）。主要是对高温超导EMS型混合悬浮控制器的理论基础和控制特点进行深入研究，并确定研究的内容和方向。

2.理论研究及算法设计阶段（3个月）。在前期理论研究的基础上，研究混合控制算法的设计和优化。

3.模型建立及仿真测试阶段（4个月）。根据混合控制算法的理论设计，在仿真软件中构建高温超导EMS型混合悬浮控制器模型，并进行仿真测试和结果分析。

4.实验验证阶段（4个月）。在实验室构建高温超导EMS型混合悬浮控制器模型，进行悬浮力的测试和分析，验证控制算法的实际控制效果。

5.论文撰写及结果总结阶段（1个月）。撰写论文，总结论文研究成果，并进行结果讨论和结论总结。

六、参考文献

[1]高涛，宋志坚.最优控制在磁浮列车悬浮系统中的应用[C].电力自动化学会会议论文集.2006.

[2]XUY,GUJ,XIET,etal.HybridcontrolofHTSmaglevsystembasedonLQG/LTRandQFT[J].JournalofSuperconductivityandNovelMagnetism,2020,34(3):605-621.

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[4]钟韦,王家瑞,王泽韬.基于高温超导的磁浮列车悬浮系统研究[J].物理,2019,48(10):187-191.