高速磁浮列车的二合一导向控制器制造技术

一种高速磁浮列车的二合一导向控制器，用来替代现有为列车两侧相对的两个导向单元点独立设置的两套控制装置，使整车中导向控制器的数目减少了１／２，整个控制系统的体积也相应减小。对应设置的两个导向单元点，能够共用该二合一导向控制器中的信号处理电路和数字控制器，使两个导向单元点的传感器反馈信号的采集和处理能够很好地融合；并根据控制算法，分别通过两个Ｈ桥输出的斩波电路，驱动各自对应的斩波器对导向单元点进行控制，提高了相对两个导向单元点间控制的兼容性，优化了导向控制器的性能。本发明专利技术取消了现有技术中连接独立两个控制装置的信号线，因而减少了系统布线同时，使控制更加灵活，另外简化了控制结构，也有效降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导向控制器，特别涉及一种常导高速磁浮列车的二合一导向控制O
技术介绍
现有技术中，常导高速磁浮列车侧向沿轨道中心线运行，通过列车两侧导向电磁铁的主动控制，提供导向电磁力与列车运行过程中的侧向干扰力相平衡，使列车相对两侧 轨道气隙的大小保持恒定，以此实现列车的导向。单节磁浮列车沿前进方向排布有6对导向电磁铁，在列车中间位置、6对导向电磁 铁之间还设有一对涡流制动电磁铁。每个导向电磁铁中设有的6个磁极，根据导向电磁铁 所处的不同位置可分为两组或三组进行控制，其中涡流制动电磁铁前后两侧及车辆端部 的导向电磁铁中，6个磁极分为3组，其余位置的导向电磁铁中，磁极分为2组。每组作为 一个导向单元点，对应一套导向传感器、一套控制器和一套斩波器。单节磁浮列车共配备有 32个导向控制器。导向控制器的工作原理如下列车两侧相对两个导向单元点的控制，是以两侧间 隙传感器信号的差值作为被控量，由两个导向单元点的位置反馈实现。两侧电流互感器信 号分别实现两个单元点的电流反馈。两个单元点的加速度反馈信号可分别由相应加速度传 感器信号来获得。每套控制器根据上述两个导向单元点的位置、电流和加速度的反馈信息和控制算 法，获得输出控制信号，驱动各自的斩波器，以改变相应导向电磁铁的线圈中的电流，实现 了两侧导向间隙的差动控制。然而，现有常导高速磁浮列车的导向控制器还存在以下不足①布线上相对烦琐，列车两侧相对导向单元点之间需要交换间隙传感器信号，因此， 两控制器之间需要采用信号线连接，增加了系统的布线。②结构和性能上不够优化，列车相对两个导向单元点的控制器在结构和性能上 完全兼容，其中间隙误差信号的获取上存在着融合，因此两个控制器间完全可以进行优化。③由于每个导向单元点都配备单独的控制器，整车需要32台控制器，控制器数 目多，相应造价较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高速磁浮列车的二合一导向控制器，通过共用同一个本 专利技术导向控制器，实现对列车两侧相对的两个导向单元点的并行控制，由该二合一的导向 控制器来替代原先分别设置的控制装置，使整车导向控制器数目减半，并在导向控制器的 结构、性能上进行优化，使其布线简单、控制实现更加灵活。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种高速磁浮列车的二合一导向控 制器，所述导向控制器通过两套导向传感器，分别与两个设置在磁浮列车两侧相对位置的导向单元点连接，并分别接收所述两个导向单元点的反馈信号；所述导向控制器还分别输出驱动信号至两个斩波器，对该两个斩波器分别连接的所述两个导向单元点同时进行导向 控制；所述导向控制器包含依次连接的一信号处理电路、一数字控制器和两套斩波电路。所述两套导向传感器还分别与所述导向控制器的信号处理电路连接，并分别向其 输出所述相对设置的两个导向单元点的反馈信号；由所述信号处理电路对该些反馈信号进 行采集、滤波处理。每套所述导向传感器包含装设在一个导向单元点上的间隙传感器和电流互感器， 其分别向所述信号处理电路输出该导向单元点的位置反馈信号和电流反馈信号。所述数字控制器根据所述信号处理电路处理后的所述相对设置的两个导向单元 点的反馈信号，获得两路针对所述相对设置的两个导向单元点的间隙的差动控制信号。所述两套斩波电路还分别与两个所述斩波器连接；每套所述斩波电路，分别接收 所述数字控制器输出的其中一路差动控制信号后，输出驱动信号到与其对应连接的斩波ο所述斩波电路是H桥输出斩波电路。所述导向控制器还包含一内部辅助电源来进行供电。与现有技术相比，本专利技术中用一个高速磁浮列车的二合一导向控制器来替代现有 技术中为每个导向单元点独立设置的控制装置，使整车中导向控制器的数目减少了 1/2，整 个控制系统的体积也相应减小。由于左右侧的导向控制存在关联，因而列车两侧对应设置的两个导向单元点，能 够共用所述二合一导向控制器中的信号处理电路和数字控制器，使两个导向单元点的传感 器反馈信号的采集和处理能够很好地融合；并根据控制算法，分别通过两个H桥输出的斩 波电路，驱动各自对应的斩波器对导向单元点进行控制，提高了相对两个导向单元点间控 制的兼容性，优化了导向控制器的性能。由于本专利技术为相对的两个导向单元点仅设置了一个二合一导向控制器，取消了现 有技术中连接独立两个控制装置的信号线，因而减少了系统布线同时，使控制更加灵活，另 外简化了控制结构，也有效降低了成本。附图说明图1是本专利技术高速磁浮列车的二合一导向控制器的结构示意图。 具体实施例方式以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式，图中箭头方向为信号走向。如图1所示，本专利技术所述高速磁浮列车的二合一导向控制器10，能够同时为列车 两侧相对设置的两个导向单元点40进行并行控制。该导向控制器10由内部辅助电源14 供电，还包含一信号处理电路11、一数字控制器12和两套斩波电路13。每个所述导向单元点40是电磁铁中分组连接的若干磁极。每个导向单元点40对 应与一套导向传感器和一斩波器30分别连接。所述导向传感器包含分别装设在导向单元点40上的间隙传感器21和电流互感器 22等，其分别输出各类信号至所述导向控制器10的信号处理电路11。所述信号处理电路11对该些导向传感器的信号进行采集、滤波等处理后，输送至所述导向控制器10的数字控制器12。为了实现对列车两侧对应设置的两个导向单元点40的间隙的差动控制，所述数 字控制器12对处理后的两个导向单元点40的位置反馈、电流反馈等信号进行融合，通过数 字控制器12内部预设的控制算法，获得两路控制信号，分别输出至两套所述斩波电路13。所述控制算法是基于间隙、间隙速度、加速度和电流的状态反馈控制，其中，间隙 状态采用两侧对应两个导向单元点间隙信号的差值，间隙速度采用各自传感器间隙信号的 微分或加速度信号的隔直积分，同时为减小系统的稳态误差，附加一个基于间隙信号的积 分反馈通道。所述两套斩波电路13是H桥输出的斩波电路13，分别输出驱动信号到对应连接的 斩波器30中。由所述斩波器30对应改变与其连接的导向单元点40中一组磁极线圈上的 电流，实现对导向单元点40的导向力控制。在设计本专利技术所述二合一导向控制器10时，在依次完成上述信号处理电路11、数 字控制器12和两套斩波电路13的配置后，一般对内部辅助电源14进行设计，使其能够满 足该导向控制器10的供电要求。之后，进行其他辅助电路的设计，以及控制箱结构和体积 的确定。制作该二合一导向控制器10的样机，替换现有独立设置的两个控制装置，测试并 验证本专利技术所述导向控制器10的性能。本专利技术所述的二合一导向控制器，其中信号处理电路11和数字控制器12的核心 芯片分别采用FPGA和DSP系列芯片，斩波器30采用西门子FF3系列，电流互感器22采用 LEM型，内部辅助电源14采用SW200-440DC磁浮专用电源。与现有技术相比，本专利技术中用一个二合一导向控制器来替代现有技术中为每个导 向单元点独立设置的控制装置，使整车中导向控制器的数目减少了 1/2，整个控制系统的体 积也相应减小。由于左右侧的导向控制存在关联，因而列车两侧对应设置的两个导向单元点，能 够共用所述二合一导向控制器中的信号处理电路和数字控制器，使两个导向单元点的传感 器反馈信号的采集和处理能够很好地融合；并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速磁浮列车的二合一导向控制器，其特征在于，所述导向控制器（１０）通过两套导向传感器，分别与两个设置在磁浮列车两侧相对位置的导向单元点（４０）连接，并分别接收所述两个导向单元点（４０）的反馈信号；所述导向控制器（１０）还分别输出驱动信号至两个斩波器（３０），对该两个斩波器（３０）分别连接的所述两个导向单元点（４０）同时进行导向控制；所述导向控制器（１０）包含依次连接的一信号处理电路（１１）、一数字控制器（１２）和两套斩波电路（１３）。

【技术特征摘要】
一种高速磁浮列车的二合一导向控制器，其特征在于，所述导向控制器(10)通过两套导向传感器，分别与两个设置在磁浮列车两侧相对位置的导向单元点(40)连接，并分别接收所述两个导向单元点(40)的反馈信号；所述导向控制器(10)还分别输出驱动信号至两个斩波器(30)，对该两个斩波器(30)分别连接的所述两个导向单元点(40)同时进行导向控制；所述导向控制器(10)包含依次连接的一信号处理电路(11)、一数字控制器(12)和两套斩波电路(13)。2.如权利要求1所述高速磁浮列车的二合一导向控制器，其特征在于，所述两套导向 传感器还分别与所述导向控制器(10)的信号处理电路(11)连接，并分别向其输出所述相 对设置的两个导向单元点(40)的反馈信号；由所述信号处理电路(11)对该些反馈信号进 行采集、滤波处理。3.如权利要求2所述高速磁浮列车的二合一导向控制器，其特征在于，每套所述导向 传感器包含装设在一个导向单元点(40)上的间隙传感器(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘龙华，荣立军，王宁，任军，郝阿明，赵春霞，李晓龙，张志洲，龙鑫林，常文森，江浩，
申请(专利权)人：上海磁浮交通发展有限公司，中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]