基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统及其控制方法，所述悬浮控制系统包括数据采集模块、DSP内核悬浮控制器、网络通信模块、在线数据下载模块和故障检测模块。本发明专利技术的悬浮控制系统是一种嵌入式控制系统，不需要使用任何操作系统，即可实现对磁悬浮列车悬浮系统的状态监测、数据通讯、信息图形化显示以及与上位机之间的通讯；所述悬浮控制系统的控制方法采用工业以太网进行悬浮控制器组网、在线编译下载悬浮数据的数据下载模块和实时监测悬浮系统状态的故障检测模块，具有高性能、高可靠性和高实时性的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统及其控制方法
本专利技术涉及到磁悬浮列车
，尤其涉及一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统及其控制方法。
技术介绍
悬浮控制系统是磁悬浮列车的核心系统，在磁悬浮列车的运行过程中，需要悬浮控制器保证系统能悬浮在指定的间隙。因此，悬浮控制系统直接影响到磁浮车辆运行的安全性和稳定性。目前磁悬浮列车的悬浮控制系统大多数都采用了操作系统，以实现对磁悬浮列车悬浮系统的状态监测、数据通讯、信息图形化显示及与上位机之间的通讯，而本专利技术了的基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统是一种嵌入式实时监控系统，该悬浮控制系统采用DSP作为核心，在数据采集模块、悬浮控制计算模块、网络通信模块、在线数据下载模块和故障检测模块的共同作用下实现了对磁悬浮列车的悬浮控制，该悬浮控制系统，不需要采用任何操作系统，结构清晰简单、运行稳定可靠，而且能够对程序和参数实现实时写入操作以及对系统常见故障实现实时检测和报警，为进一步提高悬浮控制系统的可靠性提供了良好的保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统及其控制方法，实现了参数和数据的在线实时下载以及悬浮系统的故障诊断，而且不使用任何操作系统，提高了系统的性能，增强了系统的可移植性和可操控性。本专利技术提供一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统，包括：数据采集模块，用于采集所述磁悬浮列车悬浮控制系统的实时数据；DSP内核悬浮控制器，用于处理所述数据采集模块采集的实时数据，并根据处理结果选择合适的控制策略对所述悬浮控制系统实现实时控制；网络通信模块，用于实现上位机和所述DSP内核悬浮控制器之间的数据通信；在线数据下载模块，嵌设于所述DSP内核悬浮控制器中，用于对上位机中写入的悬浮数据进行在线下载和固化；故障检测模块，嵌设于所述DSP内核悬浮控制器中，可根据所述数据采集模块所采集的磁悬浮列车悬浮控制系统实时数据信息及其历史故障数据信息，对所述悬浮控制系统的状态进行故障诊断、报警和存储。优选地，所述数据采集模块包括采集悬浮间隙数据的间隙传感器以及分别采集悬浮电磁铁加速度、悬浮电流和电压数据的加速度传感器、悬浮电流传感器和电压传感器。优选地，所述网络通信模块采用以太网通信，以套接字接口建立起上位机与所述DSP内核悬浮控制器之间的数据通信。优选地，所述在线数据下载模块还包括数据存储模块，通过所述网络通信模块将上位机中写入的悬浮数据下载和固化至所述数据存储模块。优选地，所述数据存储模块包括临时存储单元和长期存储单元，所述临时存储单元的外围芯片为256MB的SDRAM，所述长期存储单元的芯片为512MB的FLASH。一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1.DSP初始化系统；步骤2.查询上位机是否有网络数据的发送接收；步骤3.查询接收车载中央控制单元(CCU)的CAN通信数据；步骤4.查询上位机的在线数据下载状态和固化命令；步骤5.执行完毕后，返回步骤2。优选地，所述步骤1与步骤2之间设有由所述DSP内核悬浮控制器设定固定周期的中断服务子程序，具体为：步骤101.响应固定周期的AD中断，进入中断服务子程序；步骤102.所述数据采集模块收集传感器采集的实时数据，并对该数据进行滤波和选择；步骤103.融合处理该数据，并选择合适的控制策略进行计算；步骤104.结合系统状态，对系统进行故障诊断；步骤105.控制输出信号，结束该中断服务子程序并返回主程序。优选地，所述步骤2中的查询上位机是否有网络数据的发送接收具体为：步骤201.EMAC网络接口初始化；步骤202.查询上位机是否接收到数据；步骤203.对所接收的数据进行分时收集；步骤204.校验所接收的数据正确性以及更新相应变量；步骤205.对通过校验的待发送数据进行打包，按照一定格式写到缓存器之中，数据整理好后通过网口发送；步骤206.判断发送是否成功，若发送失败，返回上一步继续发送，若发送成功，则结束该流程并返回到主程序。优选地，所述步骤4中的查询上位机的在线数据下载状态和固化命令具体为：步骤401.通过上位机并按照一定格式准备好所需要下载的数据；步骤402.打开上位机程序，将准备好的所需要下载数据下传至所述DSP内核悬浮控制器；步骤403.对所接收到的信息进行校验，并将校验信息反馈到上位机；步骤404.将所接收的正确数据按照规定格式暂存于临时存储单元SDRAM中；步骤405.下载完毕后，将数据固化保存至长期存储单元NANDFLASH中；步骤406.校验固化结果，若校验未通过，返回所述步骤401；若校验通过，则结束该流程并返回主程序。优选地，所述步骤104中的故障诊断流程具体为：步骤741.收集并筛选传感器数据信息和悬浮系统实时状态数据信息；步骤742.根据所收集和筛选的数据信息，判断所述悬浮控制系统是否存在单状态故障，若存在单状态故障，则进入步骤745，若不存在单状态故障，则进入步骤743；步骤743.根据所收集和筛选的数据信息，判断所述悬浮控制系统是否存在多状态故障，若存在多状态故障，则进入步骤745，若不存在多状态故障，则进入步骤744；步骤744.根据所收集和筛选的数据信息以及历史故障信息预测推断所述悬浮控制系统是否存在故障，若存在故障，则进入步骤745，若不存在故障，则结束该流程；步骤745.对所述悬浮控制系统的故障进行报警和上报，并结束该流程。本专利技术与现有技术比较，具有以下优点：1、本专利技术悬浮控制系统所采用的DSP处理器计算能力强，功能强大，功耗低，而且该悬浮控制系统不需要使用任何操作系统，过程可控，可编程性强，优化空间大，为进行复杂的悬浮控制算法提供了有效的保障；2、本专利技术利用socket套接字的网络通信模块，占用空间小，简化了通信程序，传输稳定可靠，极大提高了传输速度和传输效率；3、本专利技术中的在线数据下载模块，实现了悬浮数据的在线实时下载和固化，解决了DSP中通用JTAG数据传输所造成的不便，为系统调试提供了极大的便利条件；4、本专利技术中的故障检测模块，能实时对所述悬浮控制系统的状态进行故障诊断，提高了检测频率，改进了检测策略，进一步提高悬浮控制系统故障检测的正确性和可靠性。附图说明图1是本专利技术磁浮列车悬浮控制系统结构示意图，图2是本专利技术悬浮控制系统在线数据下载模块硬件结构示意图，图3是本专利技术悬浮控制系统控制方法流程图，图4是本专利技术悬浮控制系统控制方法的中断服务子程序流程图，图5是本专利技术悬浮控制系统控制方法的网络通信流程图，图6是本专利技术悬浮控制系统控制方法的在线数据下载流程图，图7是本专利技术悬浮控制系统控制方法的故障诊断流程图。图中：1.数据采集模块，11.间隙传感器，12.加速度传感器，13.电流传感器，14.电压传感器，2.DSP内核悬浮控制器，21.在线数据下载模块，211.数据存储模块，2111.临时存储单元，2112.长期存储单元，22.故障检测模块，3.网络通信模块，31.PHY芯片，32.网络隔离变压器，4.上位机，5.IDBT驱动模块，6.悬浮电磁铁。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术提供一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统，包括：数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统，其特征在于，包括：数据采集模块(1)，用于采集所述磁悬浮列车悬浮控制系统的实时数据；DSP内核悬浮控制器(2)，用于处理所述数据采集模块(1)采集的实时数据，并根据处理结果选择合适的控制策略对所述悬浮控制系统实现实时控制；网络通信模块(3)，用于实现上位机(4)和所述DSP内核悬浮控制器(2)之间的数据通信；在线数据下载模块(21)，嵌设于所述DSP内核悬浮控制器(2)中，用于对上位机(4)中写入的悬浮数据进行在线下载和固化；故障检测模块(22)，嵌设于所述DSP内核悬浮控制器(2)中，可根据所述数据采集模块(1)所采集的磁悬浮列车悬浮控制系统实时数据信息及其历史故障数据信息，对所述悬浮控制系统的状态进行故障诊断、报警和存储。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统，其特征在于，包括：数据采集模块(1)，用于采集所述磁悬浮列车悬浮控制系统的实时数据；DSP内核悬浮控制器(2)，用于处理所述数据采集模块(1)采集的实时数据，并根据处理结果选择合适的控制策略对所述悬浮控制系统实现实时控制；网络通信模块(3)，用于实现上位机(4)和所述DSP内核悬浮控制器(2)之间的数据通信；在线数据下载模块(21)，嵌设于所述DSP内核悬浮控制器(2)中，用于对上位机(4)中写入的悬浮数据进行在线下载和固化；故障检测模块(22)，嵌设于所述DSP内核悬浮控制器(2)中，可根据所述数据采集模块(1)所采集的磁悬浮列车悬浮控制系统实时数据信息及其历史故障数据信息，对所述悬浮控制系统的状态进行故障诊断、报警和存储。2.根据权利要求1所述的基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括采集悬浮间隙数据的间隙传感器(11)以及分别采集悬浮电磁铁(6)加速度、悬浮电流和电压数据的加速度传感器(12)、悬浮电流传感器(13)和电压传感器(14)。3.根据权利要求2所述的基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统，其特征在于，所述网络通信模块(3)采用以太网通信，以套接字接口建立起上位机与所述DSP内核悬浮控制器(2)之间的数据通信。4.根据权利要求3所述的基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统，其特征在于，所述在线数据下载模块(21)还包括数据存储模块(211)，通过所述网络通信模块(3)将上位机(4)中写入的悬浮数据下载和固化至所述数据存储模块(211)。5.根据权利要求4所述的基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统，其特征在于，所述数据存储模块(211)包括临时存储单元(2111)和长期存储单元(2112)，所述临时存储单元(2111)的外围芯片为256MB的SDRAM，所述长期存储单元(2112)的芯片为512MB的FLASH。6.一种基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：步骤1.DSP初始化系统；步骤2.查询上位机是否有网络数据的发送接收；步骤3.查询接收车载中央控制单元(CCU)的CAN通信数据；步骤4.查询上位机的在线数据下载状态和固化命令；步骤5.执行完毕后，返回步骤2。7.根据权利要求6所述的基于DSP的磁悬浮列车悬浮控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤1与步骤2之间设有由所述DSP内核悬浮控制器设定固定周期的中断服务子程序，具体为：步骤101...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耿，
申请(专利权)人：湖南根轨迹智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43