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导轨式 ICPT 系统拾取定位技术研究与实现

【作 者】秦运友

【摘 要】摘    要 
 
基于磁感应耦合的感应耦合电能传输技术(Inductively  Coupled  Power Transfer  ,简称 ICPT)摆脱了传统的电能接入模式,实现了能量非接触的接入。作为一种新型的能量传递模式,感应耦合电能传输技术展示了其广阔的应用前景,为解决自动导引车(Automated Guided Vehicle,简称 AGV)的供电及导引提供了一种新的途径。基于导轨式 ICPT 的 AGV 实现了沿导轨非接式电能的接入,且无需附加专门的其他导引方式和装置,实现定路径实时的精确导引。与传统电池供电相比,更加高效、环保,特别在当前节能、环境要求越来越高的大背景中显得更为重要。
 
论文以重庆市科技攻关项目“城市电气化交通新型供电模式研究与开发”(项目编号:CSTC2008AC3089)为依托。针对基于导轨式 ICPT 的电磁导引车行进中能量拾取最大的定位问题,旨在探讨一种导轨式 ICPT 系统能量拾取的磁耦合定位技术的方法,并将该方法实际应用到基于导轨式 ICPT 的电磁导引车的分析与研究中。
 
论文首先分析了自动导引车的导引和供电方式,针对传统电磁导引应用在ICPT 电磁导引车上存在定位不精确性,分析并提出了基于三线圈拓扑定位的最小系统,建立了定位的电磁模型,分析和优化了三线圈分布设计参数,并据此研究了定位信息的提取方式和展开了定位精度的分析,然后,针对小车受随机扰动偏离导轨运动时,通过在二维平面上建立运动方程导出小车的控制状态方程,并结合极点配置算法设置控制器来实时矫正小车的运行。
 
其次,针对定位系统可能受到导轨式 ICPT 系统电路内部干扰而影响定位系统的精度和稳定性进行了分析。主要针对电路设计中 

Buck 电路和软开关逆变电路两个闭环控制进行了研究分析,包括对电路原理进行了分析与研究、主电路、检测电路、控制与驱动电路的设计,并分别建立了两个闭环控制电路模型,分析了电路的频域和时域特性,计算并优化了电路参数。 


最后,根据理论分析设计并制作了导轨式 ICPT 拾取定位系统,包括导轨式ICPT 初级电路与定位系统软硬件,搭建了整个装置。通过仿真和实验验证了其控制实现了小车沿导轨的电磁路径导引。实验研究所采集的数据和所用的定位方法具有一定的参考价值和实用意义,为导轨式 ICPT 系统拾取定位技术的进一步研究奠定了基础。

 
 

【关键词】感应耦合电能传输;拾取定位;电磁导引;谐振逆变

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