一種用于磁浮列車的懸浮控制系統和控制方法技術方案

本發明專利技術涉及一種用于磁浮列車的懸浮控制系統和控制方法。磁浮列車上的每個懸浮架上設有一個總控制器和多個懸浮點單元，所述的總控制器同時獲取每個懸浮點單元采集的車輛和軌道數據，通過交叉耦合算法進行數據融合，輸出脈沖信號控制每個懸浮點單元進行自適應懸浮。與現有技術相比，本發明專利技術能夠實現同一懸浮架上的多個懸浮點單元協同自適應智能控制，避免了懸浮點掉點或者砸軌現象的發生，提高了磁浮列車運行時的可靠性和穩定性。

【技術實現步驟摘要】
一種用于磁浮列車的懸浮控制系統和控制方法
本專利技術涉及磁懸浮列車領域，尤其是涉及一種用于磁浮列車的懸浮控制系統和控制方法。
技術介紹
磁浮列車是一種新型的軌道交通運輸工具，具有運行噪聲低、爬坡能力強、轉彎半徑小、安全可靠性高、運營維護成本低、造價低等突出特點。它利用電磁吸力使車體懸浮于軌道之上，列車與軌道之間保持無接觸狀態，克服了兩者間的接觸磨損，減小了運行阻力。懸浮控制系統是實現車輛懸浮的執行機構，它根據安裝在電磁鐵上的懸浮傳感器傳送過來的懸浮電磁鐵與軌道之間的氣隙以及電磁鐵的垂向運動加速度信號來改變懸浮電磁鐵內部電流的大小，從而調節懸浮電磁鐵與鋼制軌道之間的吸引力,使磁浮列車保持在8～10mm氣隙大小的穩定懸浮狀態。經過幾十年的技術開發，磁浮列車技術已基本成熟，正在逐步走向商業化生產和運營。目前，中低速磁浮列車車輛走行部采用四懸浮架或五懸浮架結構。每個懸浮架上左右兩側各有一個電磁鐵，電磁鐵兩端各裝有一個懸浮傳感器。每個電磁鐵由四個線圈組成，電磁鐵上兩個線圈兩兩串聯在一起連接一個懸浮控制器，成為一個懸浮點。也就是說，每個懸浮架是由四個懸浮控制器獨立進行控制的。但是，該結構的懸浮控制方式存在以下問題：由于每個懸浮點互相獨立運行，列車內負載分布不均、軌道的隨機不平順(包括軌縫)等因素的作用下，可能導致懸浮間隙輸出不一致，甚至在某一懸浮點發生掉點現象是產生聯動反應導致懸浮架整體共振砸軌，影響旅客乘坐體驗，也成為制約磁浮列車進一步發展和應用的瓶頸。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于磁浮列車的懸浮控制系統和控制方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種用于磁浮列車的懸浮控制系統，磁浮列車上的每個懸浮架上設有一個總控制器和多個懸浮點單元，所述的總控制器同時獲取每個懸浮點單元采集的車輛和軌道數據，通過交叉耦合算法進行數據融合，輸出脈沖信號控制每個懸浮點單元進行自適應懸浮。進一步地，所述的交叉耦合算法用于計算某一懸浮點單元的采集數據與同一懸浮架上其余懸浮點單元采集數據的差值，該差值作為二類誤差反饋至總控制器中，總控制器在對每個懸浮點單元進行并行控制的同時，進行多個懸浮點單元的協同控制。進一步地，所述的總控制器包括處理器DSP，以及連接處理器DSP的多個斬波電路和多個接收電路，每個懸浮點單元對應連接一個斬波電路和一個接收電路。進一步地，所述的斬波電路包括H型斬波器。進一步地，每個懸浮單元包括懸浮傳感器和懸浮電磁鐵，所述的懸浮傳感器用于采集車輛和軌道數據，所述懸浮電磁鐵用于維持磁浮列車的懸浮和運行。一種如上所述的用于磁浮列車的懸浮控制系統的控制方法，包括并行控制方法和協同控制方法，該懸浮控制系統同時執行兩種控制方法，使得總控制器能夠根據設定的期望懸浮間隙XTAR計算脈沖信號，并輸出至各個懸浮點單元。進一步地，所述的并行控制方法包括：獲取一個懸浮點單元采集的車輛和軌道數據作為輸入信號S1，判斷是否滿足S1＝XTAR；若是，則將輸入信號S1輸入至總控制器，總控制器輸出和前一時刻一致的脈沖信號至該懸浮點單元；若否，則將輸入信號S1輸入至總控制器，總控制器重新計算脈沖信號后輸出至該懸浮點單元。進一步地，所述的協同控制方法包括：獲取每個懸浮點單元采集的車輛和軌道數據作為輸入信號，將某個懸浮點單元的采集數據作為輸入信號S1，另一個與之不同的懸浮點單元采集的數據作為輸入信號S2，判斷輸入信號S1、輸入信號S2和期望懸浮間隙XTAR之間的關系；若S1＝S2＝XTAR，則將輸入信號S1輸入至總控制器，總控制器輸出和前一時刻一致的脈沖信號至S1對應的懸浮點單元；若S1＝S2≠XTAR，則將輸入信號S1輸入至總控制器，總控制器重新計算脈沖信號后輸出至S1對應的懸浮點單元；若S1≠S2＝XTAR，即S1或S2的其中之一等于XTAR，則將輸入信號S1輸入至總控制器，通過交叉耦合算法計算S1和S2的相對誤差E1，將相對誤差E1作為二類誤差反饋至總控制器中，總控制器根據輸入信號S1計算脈沖信號，并且根據相對誤差E1的反饋計算調節信號，將脈沖信號和調節信號融合后輸出至S1對應的懸浮點單元；若S1≠S2≠XTAR，即S1和S2不相等，并且均不等于XTAR，則中斷并重新執行協同控制方法。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：1、本專利技術采用了一個總控制器控制所有的懸浮點單元的結構，能夠實現同一懸浮架上的多個懸浮點單元協同自適應智能控制，避免了懸浮點掉點或者砸軌現象的發生，提高了磁浮列車運行時的可靠性和穩定性。2、本專利技術簡化了懸浮控制系統的整體結構，降低運行和改造的成本。附圖說明圖1為總控制器的結構示意圖。圖2為協同控制方法的流程示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。本實施例以本專利技術技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。本實施例提供了一種用于磁浮列車的懸浮控制系統，磁浮列車上的每個懸浮架上設有一個總控制器和多個懸浮點單元。總控制器同時獲取每個懸浮點單元采集的車輛和軌道數據，通過交叉耦合算法進行數據融合，輸出脈沖信號控制每個懸浮點單元進行自適應懸浮。本實施例中每個懸浮架上設有四個懸浮點。如圖1所示，總控制器包括處理器DSP，以及連接處理器DSP的多個斬波電路和多個接收電路。每個懸浮點單元對應連接一個斬波電路和一個接收電路，因此本實施例中，總控制器具有四個接收電路分別為B1、B2、B3和B4，以及四個斬波電路H1、H2、H3和H4。四個斬波電路H1、H2、H3和H4依次通過驅動電路D1、D2、D3和D4連接處理器DSP。每個懸浮單元包括懸浮傳感器和懸浮電磁鐵。懸浮傳感器用于采集車輛和軌道數據，懸浮傳感器的信號分別對應S1、S2、S3和S4，對應輸入接收電路B1、B2、B3和B4。電磁鐵用于維持磁浮列車的懸浮和運行，每個懸浮單元的電磁鐵回路對應M1、M2、M3和M4，對應連接斬波電路H1、H2、H3和H4。在總控制器中，根據懸浮傳感器信號S1、S2、S3、S4，結合并行控制方法和協同控制方法，實現四個懸浮點單元自適應智能控制。通過總控制器計算出電磁鐵M1、M2、M3、M4中的期望電流，并生成斬波器控制脈沖信號，輸出到斬波電路H1、H2、H3、H4的驅動板中，在H1、H2、H3、H4產生各自相應電流輸出到電磁鐵M1、M2、M3、M4，使得各個懸浮點單元的穩定懸浮。在一般的反饋控制電路中，將單懸浮點單元的懸浮間隙輸出作為反饋量經過反饋調節器于期望間隙做差，求出懸浮間隙誤差值，將誤差值輸入到處理器進行控制量調節。而在本專利技術涉的協同自適應控制中，不僅進行一般的反饋控制，同時通過交叉耦合算法計算某一懸浮點單元的采集數據與同一懸浮架上其余懸浮點單元采集數據的差值，該差值作為二類誤差反饋至總控制器中，總控制器在對每個懸浮點單元進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于磁浮列車的懸浮控制系統，其特征在于，磁浮列車上的每個懸浮架上設有一個總控制器和多個懸浮點單元，所述的總控制器同時獲取每個懸浮點單元采集的車輛和軌道數據，通過交叉耦合算法進行數據融合，輸出脈沖信號控制每個懸浮點單元進行自適應懸浮。/n

【技術特征摘要】
20200320 CN 202010201022X1.一種用于磁浮列車的懸浮控制系統，其特征在于，磁浮列車上的每個懸浮架上設有一個總控制器和多個懸浮點單元，所述的總控制器同時獲取每個懸浮點單元采集的車輛和軌道數據，通過交叉耦合算法進行數據融合，輸出脈沖信號控制每個懸浮點單元進行自適應懸浮。


2.根據權利要求1所述的一種用于磁浮列車的懸浮控制系統，其特征在于，所述的交叉耦合算法用于計算某一懸浮點單元的采集數據與同一懸浮架上其余懸浮點單元采集數據的差值，該差值作為二類誤差反饋至總控制器中，總控制器在對每個懸浮點單元進行并行控制的同時，進行多個懸浮點單元的協同控制。


3.根據權利要求1所述的一種用于磁浮列車的懸浮控制系統，其特征在于，所述的總控制器包括處理器DSP，以及連接處理器DSP的多個斬波電路和多個接收電路，每個懸浮點單元對應連接一個斬波電路和一個接收電路。


4.根據權利要求3所述的一種用于磁浮列車的懸浮控制系統，其特征在于，所述的斬波電路包括H型斬波器。


5.根據權利要求1所述的一種用于磁浮列車的懸浮控制系統，其特征在于，每個懸浮單元包括懸浮傳感器和懸浮電磁鐵，所述的懸浮傳感器用于采集車輛和軌道數據，所述懸浮電磁鐵用于維持磁浮列車的懸浮和運行。


6.一種如根據權利要求1～5任一所述的用于磁浮列車的懸浮控制系統的控制方法，其特征在于，包括并行控制方法和協同控制方法，該懸浮控制系統同時執行兩種控制方法，使得總控制器能夠根據設定的期望懸浮間隙XTAR計算脈...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐俊起，孫友剛，陳琛，榮立軍，林國斌，倪菲，吉文，宋一鋒，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31