1.一种基于横向磁通永磁直线电机的吊轨电车,其特征在于,所述吊轨电车包括框架、横向磁通永磁直线电机单元和控制系统;
所述框架包括支撑架以及位于支撑架上方的轨道,所述轨道包括两个水平架体和分别位于两个架体上的两个背向设置的U型长槽,且两个U型长槽之间具有第一空隙;所述横向磁通永磁直线电机单元架设在U型长槽上,使U型长槽作为永磁直线电机的定子;
所述横向磁通永磁直线电机单元包括主承重结构体、第一动子铁芯、第二动子铁芯、绕组、连接件和若干个永磁体;
所述第一动子铁芯呈U型,两个端部处设置连接头,分别卡接在两个U型长槽内,且第一动子铁芯与水平架体之间具有第二空隙;所述若干个永磁体均匀分布在两个第二空隙内,且N极和S级交替设置;
所述绕组水平套设在第一动子铁芯上;所述第二动子铁芯水平位于第一空隙内,连接两个U型长槽;所述绕组、第一动子铁芯、第二动子铁芯构成闭环磁路;
所述主承重结构体水平位于第一动子铁芯和两个U型长槽围成的空间内,并且通过连接件与第二动子铁芯连接;
所述控制系统与横向磁通永磁直线电机单元采用模型预测控制方法,通过调节三相电压来使价值函数达到最小值,对横向磁通永磁直线电机单元进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于横向磁通永磁直线电机的吊轨电车,其特征在于,所述主承重结构体的两个端部焊接在第一动子铁芯内侧。
3.根据权利要求1所述的基于横向磁通永磁直线电机的吊轨电车,其特征在于,所述第二动子铁芯连接在连接件上。
4.根据权利要求1所述的基于横向磁通永磁直线电机的吊轨电车,其特征在于,所述主承重结构体的底部设置有滚轮,通过滚轮携带第一动子铁芯沿框架水平移动。
5.根据权利要求1所述的基于横向磁通永磁直线电机的吊轨电车,其特征在于,所述水平架体的相对面上分别设置有至少一个与U型长槽同向的第一凹槽,第一凹槽的槽底设置有第一滚珠孔,第二动子铁芯的两个端部分别位于两个第一凹槽内,且第二动子铁芯的顶端设置有第一滚珠,第一滚珠位于第一滚珠孔内且沿第一滚珠孔移动。
6.根据权利要求1所述的基于横向磁通永磁直线电机的吊轨电车,其特征在于,所述U型长槽的内侧面上设置有至少一个与U型长槽同向的第二凹槽,第二凹槽的槽底设置有第二滚珠孔,连接头的相对位置安装有第二滚珠,第二滚珠位于第二滚珠孔内且沿第二滚珠孔移动。
7.根据权利要求1所述的基于横向磁通永磁直线电机的吊轨电车,其特征在于,所述绕组采用铜制成;所述第一动子铁芯、第二动子铁芯和框架采用钢制成;所述主承重结构体采用铝合金制成;所述永磁体采用钕铁硼制成。
8.根据权利要求1所述的基于横向磁通永磁直线电机的吊轨电车,其特征在于,所述控制系统采用模型预测控制方法对横向磁通永磁直线电机单元进行控制;控制过程包括以下步骤:构建横向磁通永磁直线电机单元的连续时间模型如下:
电压方程:
电磁力方程:
动力学方程:
对电压方程、电磁力方程和动力学方程进行欧拉离散化,建立离散化状态空间模型:x(k+1)=Adx(k)+Bdu(k)
其中:
设计模型预测控制的价值函数为:
其中VA,VB,VC是A相、B相和C相的电压;IA,IB,IC是A相、B相和C相的电流;RA,RB,RC是A相、B相和C相的电阻;LA,LB,LC是A相、B相和C相的电感;N是线圈匝数;B0是磁通密度幅值;λ是极距;x是电机的位置;l是线圈的有效长度;F是电磁力;kf是力常数;m是电机的质量;Fd是阻力;x(k)是第k步的状态向量;x(k+1)是状态向量第k步的下一步预测值;Ad是状态向量的系数矩阵;Bd是输入向量的系数矩阵; 是第k步状态向量的导数;IA(k)、IB(k)、IC(k)分别是A相、B相和C相第k步的值;u(k)是第k步的控制输入向量;VA(k)、VB(k)、VC(k)分别是A相、B相和C相第k步的输入值;n是预测时域;q1是位移误差的权重;q2是速度误差的权重;r1,r2,r3是A相、B相和C相电流的权重;Ts为采样时间。