控制器及包括该控制器的超导磁悬浮车控制系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种控制器及超导磁悬浮车控制系统，该控制器应用于超导磁悬浮车控制系统，包括：设置在超导磁悬浮车运行轨道上的各直线初级线圈侧的发射端，发射端用于发射检测信号；设置在超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的接收端，接收端用于接收检测信号将其转换成电信号；控制器包括：现场可编程门阵列和微处理器，用于根据电信号控制超导磁悬浮车运行状态；其中，现场可编程门阵列与微处理器之间采用同步串行通信方式进行通信，以使得现场可编程门阵列和微处理器之间可以进行实时通信，提高述现场可编程门阵列和微处理器之间的通信速度，从而提高控制器的处理速度，保证超导磁悬浮车在高速运行下的运行安全。

【技术实现步骤摘要】
控制器及包括该控制器的超导磁悬浮车控制系统
本专利技术涉及超导磁悬浮车控制
，尤其涉及一种控制器及包括该控制器的超导磁悬浮车控制系统。
技术介绍
超导磁悬浮车在运行过程中的驱动力主要来源于设置在运行轨道上的直线电机初级线圈和设置在超导磁悬浮车底部的直线电机次级线圈之间的电磁力。其中，设置在运行轨道上的直线电机初级线圈由多个直线电机段构成，具体工作时，通过控制各直线电机段的通电状态(包括通电和断电)，控制超导磁悬浮车的运行状态。因此，当所述超导磁悬浮车的运行轨道较长时，安装在所述运行轨道上的直线电机段数量将会很多，如果想要根据所述超导磁悬浮车的当前位置和运行速度实时控制这些直线电机段的通电状态，单纯使用端口较少的MCU(微处理器)不太方便。而FPGA(现场可编程门阵列)具有快速数据处理能力，能够保证超导磁悬浮车高速运动下控制指令的处理和运输，因此，需要利用端口较多且并行处理速度较高的FPGA配合MCU来驱动控制超导磁悬浮车运行。但是，由于超导磁悬浮车运行过程中不存在与运行轨道间的摩擦力，使得超导磁悬浮车的运行速度较大。如果想要保证所述超导磁悬浮车在高速运行下的运行安全，则对MCU和FPGA构成的控制器的处理速度要求很高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种控制器及包括该控制器的超导磁悬浮车控制系统，该控制器具有较高的处理速度，能够保证所述超导磁悬浮车在高速运行下的运行安全。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种控制器，应用于超导磁悬浮车控制系统，所述控制系统包括：设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线初级线圈侧的发射端，所述发射端用于发射检测信号；设置在所述超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的接收端，所述接收端用于接收所述检测信号将其转换成电信号；所述控制器包括：现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列用于根据所述电信号获取所述超导磁悬浮车的当前位置信息，并生成触发信号和携带有所述超导磁悬浮车的当前位置信息的信息指令帧结构；微处理器，所述微处理器用于响应所述触发信号，建立与所述现场可编程门阵列之间的通信，接收所述信息指令帧结构，并根据所述信息指令帧结构生成控制指令帧结构返回给所述现场可编程门阵列，以便于所述现场可编程门阵列根据所述控制指令帧结构中的控制指令，控制所述超导磁悬浮车运行状态；其中，所述现场可编程门阵列与所述微处理器之间采用同步串行通信方式进行通信。优选的，所述微处理器与所述现场可编程门阵列之间的通信包括上行通信和下行通信，其中，所述微处理器通过所述上行通信接收所述现场可编程门阵列发送的信息指令帧结构，通过所述下行通信向所述现场可编程门阵列发送控制指令帧结构。优选的，所述信息指令帧结构包括：上行帧头定位、上行跟踪标记、发射端基地址、接收端的检测时间和校验码。优选的，所述发射端基地址为所述超导磁悬浮车的当前位置编号；所述上行跟踪标记由当前通信之前的预设值次通信时可编程门阵列向微处理器发送的所述超导磁悬浮车的位置编号按位异或得到。优选的，所述控制指令帧结构包括：下行帧头定位、运行轨道初级线圈的段地址、需驱动的初级线圈段数、相邻驱动段间隔、驱动脉冲宽度，以及校验码。优选的，所述运行轨道初级线圈的段地址是指微处理器根据其接收到的所述超导磁悬浮车的当前位置信息和预设的运行参数要求计算得到的当前需通电的用于驱动所述超导磁悬浮车的各直线电机段中编号最小的直线电机段的编号值。优选的，所述当前需通电的驱动所述超导磁悬浮车的各直线电机段中编号最小的直线电机段的编号值由所述超导磁悬浮车当前位置对应的直线电机段编号加上预设的偏移地址获得；其中，所述偏移地址是指为满足增加所述超导磁悬浮车的运行驱动力的要求而设置在所述超导磁悬浮车当前位置的前端的直线电机段数量。优选的，所述相邻驱动段间隔是指所述微处理器按照预设要求设定的需要供电以驱动所述超导磁悬浮车运行的若干直线电机段中相邻直线电机段的编号间隔值。优选的，所述驱动脉冲宽度指各直线电机段的供电持续时间。一种超导磁悬浮车控制系统，所述控制系统包括：设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线初级线圈侧的发射端，所述发射端用于发射检测信号，所述检测信号携带有所述超导磁悬浮车当前位置信息；设置在所述超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的接收端，所述接收端用于接收所述检测信号将其转换成电信号，该电信号中携带有所述超导磁悬浮车的当前位置信息；上述任一项所述的控制器。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本专利技术实施例所提供的控制器，应用于超导磁悬浮车控制系统，所述控制系统包括：设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线初级线圈侧的发射端，所述发射端用于发射检测信号；设置在所述超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的接收端，所述接收端用于接收所述检测信号将其转换成电信号；所述控制器包括：现场可编程门阵列和微处理器，用于根据所述电信号控制所述超导磁悬浮车运行状态；其中，所述现场可编程门阵列与所述微处理器之间采用同步串行通信方式进行通信，以使得所述现场可编程门阵列和所述微处理器之间可以进行实时通信，提高所述述现场可编程门阵列和所述微处理器之间的通信速度，从而提高所述控制器的处理速度，保证所述超导磁悬浮车在高速运行下的运行安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例所提供的控制器及包括该控制器的超导磁悬浮车控制系统的结构示意图；图2为本专利技术一个实施例所提供的控制器中，上行跟踪标记的计算方法示意图；图3为本专利技术一个实施例所提供的控制器中，信息指令帧结构的结构示意图；图4为本专利技术一个实施例所提供的控制器中，控制指令帧结构的结构示意图；图5为本专利技术一个实施例所提供的控制器中，控制指令帧结构里运行轨道初级线圈的段地址的计算方法示意图。具体实施方式正如
技术介绍
部分所述，如果想要保证所述超导磁悬浮车在高速运行下的运行安全，则对MCU和FPGA构成的控制器的处理速度要求很高。有鉴于此，本专利技术实施例提提供了一种控制器，应用于超导磁悬浮车控制系统，所述控制系统包括：设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线初级线圈侧的发射端，所述发射端用于发射检测信号；设置在所述超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的接收端，所述接收端用于接收所述检测信号将其转换成电信号；所述控制器包括：现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列用于根据所述电信号获取所述超导磁悬浮车的当前位置信息，并生成触发信号和携带有所述超导磁悬浮车的当前位置信息的信息指令帧结构；微处理器，所述微处理器用于响应所述触发信号，建立与所述现场可编程门阵列之间的通信，接收所述信息指令帧结构，并根据所述信息指令帧结构生成控制指令帧结构返回给所述现场可编程门阵列，以便于所述现场可编程门阵列根据所述控制指令帧结构中的控制指令，控制所述超导磁悬浮车运行状态；其中，所述现场可编程门阵列与所述微处理器之间采用同步串行通信方式进行通信。相应的，本专利技术实施例还提供了一种超导磁悬浮车控制系统，所述控制系统包括：设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制器，应用于超导磁悬浮车控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线初级线圈侧的发射端，所述发射端用于发射检测信号；设置在所述超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的接收端，所述接收端用于接收所述检测信号将其转换成电信号；所述控制器包括：现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列用于根据所述电信号获取所述超导磁悬浮车的当前位置信息，并生成触发信号和携带有所述超导磁悬浮车的当前位置信息的信息指令帧结构；微处理器，所述微处理器用于响应所述触发信号，建立与所述现场可编程门阵列之间的通信，接收所述信息指令帧结构，并根据所述信息指令帧结构生成控制指令帧结构返回给所述现场可编程门阵列，以便于所述现场可编程门阵列根据所述控制指令帧结构中的控制指令，控制所述超导磁悬浮车运行状态；其中，所述现场可编程门阵列与所述微处理器之间采用同步串行通信方式进行通信。

【技术特征摘要】
1.一种控制器，应用于超导磁悬浮车控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线初级线圈侧的发射端，所述发射端用于发射检测信号；设置在所述超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的接收端，所述接收端用于接收所述检测信号将其转换成电信号；所述控制器包括：现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列用于根据所述电信号获取所述超导磁悬浮车的当前位置信息，并生成触发信号和携带有所述超导磁悬浮车的当前位置信息的信息指令帧结构；微处理器，所述微处理器用于响应所述触发信号，建立与所述现场可编程门阵列之间的通信，接收所述信息指令帧结构，并根据所述信息指令帧结构生成控制指令帧结构返回给所述现场可编程门阵列，以便于所述现场可编程门阵列根据所述控制指令帧结构中的控制指令，控制所述超导磁悬浮车运行状态；其中，所述现场可编程门阵列与所述微处理器之间采用同步串行通信方式进行通信。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述微处理器与所述现场可编程门阵列之间的通信包括上行通信和下行通信，其中，所述微处理器通过所述上行通信接收所述现场可编程门阵列发送的信息指令帧结构，通过所述下行通信向所述现场可编程门阵列发送控制指令帧结构。3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述信息指令帧结构包括：上行帧头定位、上行跟踪标记、发射端基地址、接收端的检测时间和校验码。4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述发射端基地址为所述超导磁悬浮车的当前位置编号；所述上行跟踪标记由当前通信之前的预设值次通信时可编程门阵列向微处理器发送的所述超导磁悬浮车的位置编号按位异或得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金龙，彭建平，陈玲，罗林，朱宏娜，邱春蓉，李曦，骆晓翔，郭建强，周大进，崔宸昱，赵勇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51