[發(fā)明專(zhuān)利]抑制磁浮列車(chē)懸浮系統(tǒng)橫向沖擊干擾的控制方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010987187.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112078375B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐俊起;榮立軍;高定剛;孫友剛;陳琛;林國(guó)斌;倪菲;吉文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B60L13/04
• 分類(lèi)號(hào): B60L13/04;B60L13/06
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

本發(fā)明涉及一種抑制磁浮列車(chē)懸浮系統(tǒng)橫向沖擊干擾的控制方法和系統(tǒng)，方法包括以下步驟：獲取當(dāng)前時(shí)刻的垂向加速度和橫向加速度的采樣信息；對(duì)采樣信息進(jìn)行高速濾波處理得到垂向加速度變化值和橫向加速度變化值；判斷橫向加速度變化值是否大于設(shè)定閾值，若是，則中止當(dāng)前步驟，重新獲取采樣信息；若否，則將垂向加速度變化值和橫向加速度變化值作為變化參量參與懸浮控制算法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)獲取列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的橫向加速度信息，能夠有效地分辨和選擇出加速度變化是由橫向沖擊還是電磁鐵垂向運(yùn)動(dòng)引起的，通過(guò)有選擇地對(duì)垂向加速度變化進(jìn)行響應(yīng)，避免由于錯(cuò)誤控制引起系統(tǒng)失穩(wěn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁浮交通系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種抑制磁浮列車(chē)懸浮系統(tǒng)橫向沖擊干擾的控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

磁浮列車(chē)是一種軌道交通運(yùn)輸工具，具有運(yùn)行噪聲低、爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小、安全可靠性高、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低、造價(jià)低等突出特點(diǎn)。它利用電磁吸力使車(chē)體懸浮于軌道之上，列車(chē)與軌道之間保持無(wú)接觸狀態(tài)，克服了兩者間的接觸磨損，減小了運(yùn)行阻力。懸浮控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛懸浮的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它根據(jù)安裝在電磁鐵上的懸浮傳感器傳送過(guò)來(lái)的懸浮電磁鐵與軌道之間的氣隙以及電磁鐵的垂向運(yùn)動(dòng)加速度信號(hào)來(lái)改變懸浮電磁鐵內(nèi)部電流的大小，從而調(diào)節(jié)懸浮電磁鐵與鋼制軌道之間的吸引力，使磁浮列車(chē)保持在8～10mm氣隙大小的穩(wěn)定懸浮狀態(tài)。經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)開(kāi)發(fā)，磁浮列車(chē)技術(shù)已基本成熟，正在逐步走向商業(yè)化生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)。

目前，如圖1和圖2所示，中低速磁浮列車(chē)車(chē)輛走行部采用懸浮架結(jié)構(gòu)，懸浮架通過(guò)懸浮架托臂2安裝在列車(chē)車(chē)廂下端。懸浮架上左右兩側(cè)各有一個(gè)電磁鐵3，電磁鐵3兩端各裝有一個(gè)懸浮傳感器1，同時(shí)，電磁鐵的極板上裝有制動(dòng)夾鉗4。當(dāng)車(chē)輛采用機(jī)械制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)夾鉗4就會(huì)根據(jù)指車(chē)輛令?yuàn)A緊“F”形軌道5。“F”形軌道5每段為1.2米左右，兩段相連的部分之間留有接縫。當(dāng)列車(chē)在高速狀態(tài)下采用機(jī)械制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)夾鉗4在軌道接縫處會(huì)產(chǎn)生橫向沖擊力，橫向沖擊會(huì)反應(yīng)到懸浮傳感器1中的垂向加速度傳感器上，使垂向加速度發(fā)生突變。懸浮控制器無(wú)法分辨垂向加速度變化是由于系統(tǒng)垂向運(yùn)動(dòng)還是橫向沖擊產(chǎn)生的，就會(huì)施加錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)控制力，致使懸浮系統(tǒng)失穩(wěn)，導(dǎo)致發(fā)生砸軌或掉點(diǎn)等影響系統(tǒng)穩(wěn)定性能的狀況發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種抑制磁浮列車(chē)懸浮系統(tǒng)橫向沖擊干擾的控制方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種抑制磁浮列車(chē)懸浮系統(tǒng)橫向沖擊干擾的控制方法，包括以下步驟：

S1、獲取當(dāng)前時(shí)刻的垂向加速度和橫向加速度的采樣信息；

S2、對(duì)采樣信息進(jìn)行高速濾波處理得到垂向加速度變化值和橫向加速度變化值；

S3、判斷橫向加速度變化值是否大于設(shè)定閾值，若是，則中止當(dāng)前步驟，執(zhí)行步驟S1；若否，則執(zhí)行步驟S4；

S4、將垂向加速度變化值和橫向加速度變化值作為變化參量參與懸浮控制算法。

進(jìn)一步地，所述步驟S3中的設(shè)定閾值為1～2個(gè)重力加速度。

進(jìn)一步地，采用PID控制算法作為懸浮控制算法，其表達(dá)式為：

i＝k1*(s-s0)+k2*∫(s-s0)+k3*∫a+k4*∫b

其中，i為控制電磁鐵的輸出電流，(s-s0)為懸浮間隙偏差，∫(s-s0)為懸浮間隙偏差的積分?jǐn)?shù)值，∫a為垂向加速度信號(hào)積分值，∫b為橫向加速度信號(hào)積分值，k1、k2、k3、k4分別為反饋系數(shù)。

進(jìn)一步地，所述磁浮列車(chē)懸浮系統(tǒng)中的懸浮傳感器包括殼體，在殼體上安裝有垂向加速度傳感器、橫向加速度傳感器和間隙探頭。

進(jìn)一步地，所述懸浮傳感器包括兩個(gè)垂向加速度傳感器和一個(gè)橫向加速度傳感器。