目 錄

第１章 緒論 １ 

１．１ 概述 ３ 

１．２ 磁浮列車發展現狀 ５ 

１．２．１ 國外磁浮列車的發展現狀 ５ 

１．２．２ 國內磁浮列車的發展現狀 １１ 

１．３ 磁浮列車狀態監測、故障診斷與容錯控制研究概況 ２１ 

１．３．１ 狀態監測研究概況 ２１ 

１．３．２ 故障診斷研究概況 ２３ 

１．３．３ 容錯控制研究概況 ２５ 

１．４ 磁浮列車狀態監測與故障診斷系統設計 ２６ 

１．４．１ 車載狀態監測與故障診斷系統 ２８ 

１．４．２ 地面狀態監測與故障診斷系統 ３１ 

第２章 基于數據的磁浮列車懸浮異常狀態檢測 ３３ 

２．１ 概述 ３５ 

２．２ 基于單維時間序列數據的異常狀態檢測 ３７ 

２．２．１ 基于快速沃爾什變換的特征提取 ３７ 

２．２．２ 基于超球體思想的特征選擇 ３９ 

２．２．３ 基于高斯分布的異常閾值設定 ４０ 

２．３ 基于相關分析的多維時間序列數據的異常狀態檢測 ４２ 

２．３．１ 傳統的典型相關分析方法 ４３ 

２．３．２ 基于Ｂｏｘ Ｃｏｘ變換的異常閾值設定 ４４ 

２．３．３ 異常檢測算法流程 ４５ 

２．４ 基于加權相關系數的多維時間序列數據的異常狀態檢測 ４７

２．４．１ 基于自相關長度的數據長度選擇 ４７ 

２．４．２ 基于加權相關系數的異常檢測 ４８ 

２．４．３ 異常檢測算法流程 ４９ 

２．４．４ 磁浮列車懸浮狀態異常檢測試驗 ５１ 

２．５ 基于長短時記憶神經網絡的異常狀態在線檢測 ５７ 

２．５．１ 基于ＬＳＴＭ神經網絡異常檢測基礎 ５７ 

２．５．２ 基于ＬＳＴＭ神經網絡的懸浮狀態異常檢測 ６１ 

２．５．３ 磁浮列車懸浮狀態異常檢測試驗 ６２ 

第３章 磁浮列車懸浮穩定性的狀態監測與評估 ６９ 

３．１ 概述 ７１ 

３．２ 懸浮系統的數據結構與穩定性指標 ７１ 

３．２．１ 懸浮系統的數據結構 ７２ 

３．２．２ 懸浮系統的穩定性指標 ７３ 

３．３ 基于數據驅動的懸浮系統穩定性監測 ７４ 

３．３．１ 穩定性指標的實時數據實現 ７５ 

３．３．２ 數據驅動的穩定性監測 ７６ 

３．３．３ 穩定性指標的適用性分析 ７９ 

３．４ 磁浮列車懸浮系統穩定性評估 ８０ 

３．５ 仿真分析與驗證 ８１ 

第４章 磁浮列車懸浮控制系統的故障診斷 ８３ 

４．１ 概述 ８５ 

４．２ 基于Ｋａｌｍａｎ濾波器的懸浮系統故障診斷 ８６ 

４．２．１ 基于Ｋａｌｍａｎ濾波器的故障檢測方法 ８６ 

４．２．２ 基于Ｋａｌｍａｎ濾波器組的故障診斷方法 ８８ 

４．２．３ 基于Ｋａｌｍａｎ濾波器的故障診斷仿真 ９０ 

４．２．４ 基于Ｋａｌｍａｎ濾波器的故障檢測試驗 ９６ 

４．３ 基于強跟蹤濾波器的懸浮系統故障診斷 ９７ 

４．３．１ 基于強跟蹤濾波器的狀態與參數聯合估計方法 ９８ 

４．３．２ 基于強跟蹤濾波器的懸浮系統故障診斷方法及仿真 １００ 

４．３．３ 基于強跟蹤濾波器的懸浮系統故障診斷試驗 １０１ 

４．４ 基于全維狀態觀測器的執行器故障診斷 １０２ 

４．４．１ 系統參數變化故障的等效模型 １０２ 

４．４．２ 基于狀態觀測的故障診斷算法 １０４ 

４．４．３ 執行器模擬故障分析與診斷 １０４ 

４．４．４ 執行器故障對懸浮系統的影響 １０６ 

４．４．５ 執行器的故障診斷仿真和試驗 １０７

４．５ 基于信號比較的加速度傳感器故障診斷 １１０ 

４．５．１ 加速度傳感器故障診斷 １１０ 

４．５．２ 故障診斷仿真分析 １１４ 

４．５．３ 加速度傳感器故障診斷試驗 １１９ 

第５章 磁浮列車的故障模糊綜合評估 １２１ 

５．１ 概述 １２３ 

５．２ 故障模糊綜合評估方法與模型分析 １２４ 

５．２．１ 故障模糊綜合評估方法 １２４ 

５．２．２ 故障模糊綜合評估模型分析 １２６ 

５．３ 故障模糊綜合評估模型 １２８ 

５．３．１ 中低速磁浮列車系統組成 １２８ 

５．３．２ 評價集與因素集層次的劃分 １３０ 

５．３．３ 模糊綜合評估模型的建立 １３３ 

５．３．４ 因素隸屬度和因素權重值的分配確定 １３４ 

５．４ 故障模糊綜合評估流程與試驗 １３８ 

５．４．１ 故障模糊綜合評估流程框架 １３８ 

５．４．２ 故障模糊綜合評估試驗分析 １４０ 

第６章 基于分布估計的模糊綜合評估參數優化 １４３ 

６．１ 概述 １４５ 

６．２ 分布估計算法的設計思想與特點分析 １４６ 

６．２．１ 分布估計算法的基本思想 １４６ 

６．２．２ 分布估計算法的特點分析 １４７ 

６．３ 分布估計算法的參數優化方法 １４８ 

６．３．１ 參數編碼及初始化參數 １４８ 

６．３．２ 適應度的計算 １４９ 

６．３．３ 概率估計模型的構建 １５０ 

６．３．４ 訓練和測試模型 １５１ 

６．４ 分布估計算法的性能測試與比較 １５２ 

６．４．１ 分布估計算法的參數影響分析 １５２ 

６．４．２ 分布估計算法與遺傳算法的效果比較 １５６ 

６．４．３ 分布估計算法與其他機器學習算法的效果比較 １５６ 

６．５ 基于分布估計的模糊綜合評估參數優化設計與實現 １５８ 

第７章 中低速磁浮列車懸浮系統的容錯設計 １６１ 

７．１ 概述 １６３ 

７．２ 中低速磁浮列車懸浮系統控制架構 １６４ 

７．３ 懸浮傳感器的容錯設計 １６６

７．３．１ 懸浮傳感器的冗余設計 １６７ 

７．３．２ 懸浮傳感器的可靠性設計 １７０ 

７．３．３ 考慮懸浮傳感器故障的主動容錯控制 １７２ 

７．４ 懸浮控制計算機的冗余設計 １７８ 

７．４．１ 控制計算機的冗余設計方法 １８０ 

７．４．２ 基于雙機熱備的懸浮控制計算機的冗余設計 １８２ 

７．５ 懸浮斬波器的可靠性設計 １８６ 

７．５．１ 基于ＩＧＢＴ模塊的懸浮斬波器分析 １８６ 

７．５．２ 基于ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ模塊的懸浮斬波器優化設計 １８８ 

７．６ 懸浮控制系統的容錯方案設計 １９１ 

７．６．１ 基于搭接結構的懸浮系統冗余設計 １９１ 

７．６．２ 基于端部電磁鐵加長的懸浮系統冗余設計 １９４ 

７．６．３ 一種分布式懸浮系統容錯控制方案 １９６ 

第８章 高速磁浮列車懸浮系統容錯控制 １９９ 

８．１ 概述 ２０１ 

８．２ 高速磁浮列車懸浮系統容錯控制方案 ２０２ 

８．２．１ 高速磁浮列車懸浮系統基本結構 ２０２ 

８．２．２ 高速磁浮列車懸浮系統分級容錯控制結構 ２０３ 

８．３ 基于Ｙｏｕｌａ參數化的容錯控制方法分析 ２０５ 

８．３．１ 控制器Ｙｏｕｌａ參數化分析 ２０５ 

８．３．２ 控制器Ｙｏｕｌａ參數化的兩種實現形式 ２０７ 

８．３．３ 基于Ｙｏｕｌａ參數化的懸浮系統分級容錯控制結構 ２０８ 

８．４ 考慮微小故障的單懸浮系統容錯控制 ２１２ 

８．４．１ 基于梯度下降法的Ｙｏｕｌａ參數在線更新 ２１２ 

８．４．２ 微小故障條件下懸浮控制系統容錯控制仿真分析 ２１７ 

８．５ 基于信號重構的單懸浮系統主動容錯控制 ２１８ 

８．５．１ 加速度傳感器故障情況下間隙微分信號重構方法 ２１９ 

８．５．２ 單間隙傳感器故障情況下懸浮間隙信號重構方法 ２２０ 

８．５．３ 基于信號重構的傳感器故障容錯控制仿真 ２２１ 

８．６ 基于搭接懸浮結構的主動容錯控制 ２２４ 

８．６．１ 懸浮搭接結構單點故障時的數學模型 ２２５ 

８．６．２ 容錯控制器設計 ２２６ 

８．６．３ 搭接結構故障仿真與試驗 ２２７ 

參考文獻 ２３２