悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，该方法首先通过位置偏移传感器和磁极相角传感器测得的信息传输至控制器中，导向电磁铁偏移量和磁极相角偏移量作为控制器中BP神经网络的输入，然后BP神经网络将经过隐藏层的计算，得出输出值：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮磁铁产生额外电路的间断性持续时间。最后将输出结果传输至相对应执行器，执行器工作减少偏移量。本发明专利技术循环工作直至偏移量减少到零，实现智能化导向。

【技术实现步骤摘要】
悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法
本专利技术涉及一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，属于磁悬浮列车导向控制

技术介绍
目前，2017年6月13日，北京S1线完成第一阶段热滑试验，有望在年内实现载客试运营。2016年5月，我国首条完全自主研发制造的中低速磁浮线——长沙磁浮项目正式投入运营，这也是迄今世界运行里程最长的中低速磁浮商业运营线。2003年1月4日，中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线正式在上海开始运营，专线全长29.863公里。它属于高速磁悬浮列车范畴，运营速度为430公里/小时。而且，作为世界上至今唯一的一条高速磁浮商业运营线，磁浮上海示范线至2017年初，已经安全、稳定运行了5200多天，完成运行里程1627万千米，实现载客4814万人次，并一直保持着迄今地面交通工具最高的运行正点率(99.84％)和准点率(99.92％)记录。在国外，日本超导高速磁浮项目建设继续推进；美国的Hyperloopone实现了1000km/h以上试验速度。在如此高速的运行中，悬挂式磁悬浮列车的导向控制非常重要，如果列车的导向系统没有及时的将列车从偏移位置更正回来，后果将非常严重。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，在列车稳定悬浮时，提供了一种利用矢量控制方法，控制位于悬挂式磁悬浮列车车顶中线的导向电磁铁间歇的产生导向力，使列车能够在不发生明显晃动的情况下使悬挂式磁悬浮列车稳定、快速的减少偏移量并恢复到正常的位置的悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法。本专利技术具体采用如下技术方案：该方法包括如下步骤：1)当悬挂式磁悬浮列车启动时，位置偏移传感器开始实时检测列车的导向电磁铁偏移量，磁极相角传感器开始实时检测直线电机的磁极相角偏移量；2)位置偏移传感器和磁极相角传感器分别将检测数据传递给控制器，如果检测数据中导向电磁铁偏移量或磁极相角偏移量不为0，则进入步骤3)；3)控制器将所述导向电磁铁偏移量和所述磁极相角偏移作为BP神经网络的输入，计算得到四个输出值：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、悬浮电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮电磁铁产生额外电路的间断性持续时间，并且将所述四个输出值传输至执行器；4)执行器接收到了有控制器发出的指令后，位于车顶的导向电磁铁和固定在导轨处的导向电磁铁接通电流，生成导向力进行导向；悬浮电磁铁根据控制器的指令间断性的产生电流维持悬浮；5)重复步骤1)到4)，直至检测到的偏移量减小到0。优选地，步骤3)中BP神经网络相邻两层的神经元的计算公式为其中，为第l层中第j个神经元的激活；σ为激活函数；z为线性结果；w为权重参数；b-偏差；k为(l-1)中神经元的个数；将导向电磁铁偏移量D和所述磁极相角偏移θ输入到第一个隐藏层,可由下式表示：其中，到为导向电磁铁偏移量D和所述磁极相角偏移θ两个输入值经过第一层隐藏层的权重计算得到的线性结果；当输入的两个变量经过四层的隐藏层之后，得到四个输出量：导向电磁铁的电流大小I1、导向电磁铁电流间断性的持续时间T1和负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小I2及持续时间T2，优选地，导向电磁铁产生的电流不是间断非连续的，其每次产生的电流通过BP神经网络实时计算得出。优选地，悬挂式磁悬浮列车系统包括轨道系统、悬挂系统、控制系统和轿厢系统，所述控制系统包括驱动系统、导向系统、悬浮控制系统，轨道系统通过立柱悬于空中，轿厢系统通过悬挂系统悬挂在轨道系统的垂直下方，驱动系统和导向系统协同作用，驱动轿厢系统在轨道系统中前进。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术对悬挂式磁悬浮走形系统的导向控制，采用矢量控制方法，通过位置偏移传感器测得悬挂式磁悬浮列车的偏移量，控制位于列车顶部中线处的导向电磁铁产生间断性的电流，此控制方法反应快，控制精度高，能使列车在保持稳定且稳定悬浮的情况下较快的恢复到正常位置，消除偏移。附图说明图1为本专利技术系统的导向控制的原理示意图。图2为本专利技术系统的导向控制的列车是否偏移的示意图。图3为本专利技术系统的导向控制流程图。图4为本专利技术系统的导向控制的导向电磁铁安装位置示意图。图5为本专利技术系统的导向控制的BP网络结构示意图。图6为本专利技术系统的导向控制神经网络原理图。图7为本专利技术系统的导向控制的导向力学分析示意图。图8为本专利技术系统的导向控制的偏移量减少示意图。图9是本专利技术的整体结构示意图。图10是本专利技术的轨道系统、驱动系统和导向系统的组装关系图。图11是本专利技术的倒U形抱轨的下端结构示意图。图12是本专利技术的六组式的悬浮转向架的俯视图。图13是本专利技术的四组式的悬浮转向架的俯视图。图14是本专利技术的六个悬浮点的俯视图。图15是本专利技术的四个悬浮点的俯视图。图16是本专利技术的倒U形抱轨结构示意图。附图标记列表：1—悬挂梁，2—天梁，3—轮轨，4—限高导轨，5—通电卡，6—侧部轮轨，7—导磁板，8—导向调整轮，9—悬浮转向架，10—吊杆接扣，11—空气弹簧接扣，12—空气弹簧，13—吊杆，14—底座，15—永磁体，16—中心永磁铁，17—绕组线圈，18—混合悬浮结构，19—承力扣，20—电磁导向结构，21—台柱，22—导向绕组线圈，23—斜凹槽，24—交叉感应回线，25—动子，26—定子，27—抱臂，28—稳定体，29—三角形悬挂构架，30—轿厢吊挂接扣，31—球绞结构，32—横梁，33—悬浮点，34—倒U形抱轨，35—轿厢本体，36—立柱，37—固定螺栓，38—三相交流绕线，39—升降架。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1至图6，本专利技术实施例提供一种悬挂式磁悬浮走形系统的导向控制，采用矢量控制方法，包括控制器，执行器和传感器，所述控制器是含有矢量控制算法的，及时响应传感器传来的信息；所述执行器主要导向电磁铁和悬浮系统中负责悬浮的电磁铁。所述传感器主要包含位移偏移传感器和磁极相角检测传感器。所述控制器采用DSP2812，DSP2812是TI公司新推出的功能强大的TMS320F2812的32位定点DSP，有150M/s的处理数据的速度，处理数据位数也从16位定点跃升到32位定点。最大的亮点是其拥有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD数据采集，使其对电机控制得心应手。再加上丰富的外设接口，如CAN、SCI等，在工控领域占有不少份额。TMS320F2812是基于代码兼容的C28x内核的新型高性能32位定点数字信号处理器，其代码与F24x/LF240x系列DSP代码及部分功能相兼容，C28x内核的指令执行周期达到了6.67ns，最高运行频率可以达到150MHz，保证了控制系统有足够的运算能力。此外，F2812集成有许多外设，提供了整套的片上系统，从降低了系统成本，实现更简单、高效的控制。其片上外设主要包括2×8路12位ADC(最快80ns转换时间)，2路SCI，1路SPI，1路McBSP，1路eCAN接口等，并带有两个事件管理模块(EVA、EVB)，分别包括6路PWM/CMP，2路QEP，3路C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)当悬挂式磁悬浮列车启动时，位置偏移传感器开始实时检测列车的导向电磁铁偏移量，磁极相角传感器开始实时检测直线电机的磁极相角偏移量；2)位置偏移传感器和磁极相角传感器分别将检测数据传递给控制器，如果检测数据中导向电磁铁偏移量或磁极相角偏移量不为0，则进入步骤3)；3)控制器将所述导向电磁铁偏移量和所述磁极相角偏移作为BP神经网络的输入，计算得到四个输出值：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、悬浮电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮电磁铁产生额外电路的间断性持续时间，并且将所述四个输出值传输至执行器；4)执行器接收到了有控制器发出的指令后，位于车顶的导向电磁铁和固定在导轨处的导向电磁铁接通电流，生成导向力进行导向；悬浮电磁铁根据控制器的指令间断性的产生电流维持悬浮；5)重复步骤1)到4)，直至检测到的偏移量减小到0。

【技术特征摘要】
1.一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)当悬挂式磁悬浮列车启动时，位置偏移传感器开始实时检测列车的导向电磁铁偏移量，磁极相角传感器开始实时检测直线电机的磁极相角偏移量；2)位置偏移传感器和磁极相角传感器分别将检测数据传递给控制器，如果检测数据中导向电磁铁偏移量或磁极相角偏移量不为0，则进入步骤3)；3)控制器将所述导向电磁铁偏移量和所述磁极相角偏移作为BP神经网络的输入，计算得到四个输出值：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、悬浮电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮电磁铁产生额外电路的间断性持续时间，并且将所述四个输出值传输至执行器；4)执行器接收到了有控制器发出的指令后，位于车顶的导向电磁铁和固定在导轨处的导向电磁铁接通电流，生成导向力进行导向；悬浮电磁铁根据控制器的指令间断性的产生电流维持悬浮；5)重复步骤1)到4)，直至检测到的偏移量减小到0。2.如权利要求1所述的一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，其特征在于，步骤3)中BP神经网络相邻两层的神经元的计算公式为其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊宽刚，张卫华，杨斌，张江华，刘汉森，张振利，邓自刚，
申请(专利权)人：江西理工大学，西南交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36