消除驱动力突变的地铁屏蔽门控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种消除驱动力突变的地铁屏蔽门控制系统和方法。系统由主控模块、驱动模块、逆变模块、无刷直流电机、霍尔位置检测模块、电流测量模块、接近开关和灯具模块、就地控制盘和信号系统组成。控制系统的BLDCM采用高集成度专用驱动芯片+逆变电路，简单可靠；附设防夹功能的屏蔽门改进S平滑运动曲线，消除了地铁屏蔽门驱动力突变的缺陷，降低了关门结束时的撞击力、屏蔽门的机械磨损、BLDCM和驱动逆变电路的损坏；控制系统固件采用双应用程序架构，具有远程在线更新功能；BLDCM的速度‑电流双闭环控制‑‑‑速度环的模型预测MPC控制、电流环的积分分离PI控制‑‑‑可克服BLDCM启动阶段反电动引起的斜坡扰动。

Control System and Method of Metro Shielding Door to Eliminate the Abrupt Change of Driving Force

【技术实现步骤摘要】
消除驱动力突变的地铁屏蔽门控制系统和方法
本专利技术属屏蔽门控制的技术范畴。特别是指控制系统固件采用双应用程序架构远程在线更新，关门作业时消除驱动力突变的地铁屏蔽门控制系统和方法。
技术介绍
地铁拥有地面交通工具无可比拟的优点；现有技术条件下，是消除城市交通拥堵痼疾和提高全社会公共交通出行分担率的首选。2012年10月，杭州地铁1号线一期运营，日均客流量23.24万人次/天；采用交流变频变压B型车、四动二拖、六辆编组、定员1240人，设计时速80km/h、标准行车间隔120s。1976年，美国交通部出版《地下铁道环境设计手册》(SubwayEnviromentDesignHandbook)，首次提出地铁站台乘客区与轨行区通过气流或隔墙分隔；旨在节能、改善车站站台乘客区环境条件。1987年，Westinghous推出全球首套屏蔽门/安全门系统，实施地点为新加坡地铁。2002年，Westinghous在广州地铁2号线建成我国第一套屏蔽门/安全门系统。有别于发达国家，中国地铁上下班高峰时段存在挥之不去的高拥挤场景；因此，地铁标准配置屏蔽门的主诉求是乘客的安全出行。屏蔽门的行业标准和规范如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除驱动力突变的地铁屏蔽门控制系统，其特征在于，系统由主控模块(100)、驱动模块(200)、逆变模块(300)、无刷直流电机(400)、霍尔位置检测模块(500)、电流测量模块(600)、接近开关和灯具模块(700)、就地控制盘和信号系统(800)组成；主控模块(100)经驱动模块(200)、逆变模块(300)与无刷直流电机(400)相连，无刷直流电机(400)经霍尔位置检测模块(500)与主控模块(100)相连，逆变模块(300)经电流测量模块(600)与主控模块(100)相连，接近开关和灯具模块(700)、就地控制盘和信号系统(800)分别与主控模块(100)相连；无刷直流电机(...

【技术特征摘要】
1.一种消除驱动力突变的地铁屏蔽门控制系统，其特征在于，系统由主控模块(100)、驱动模块(200)、逆变模块(300)、无刷直流电机(400)、霍尔位置检测模块(500)、电流测量模块(600)、接近开关和灯具模块(700)、就地控制盘和信号系统(800)组成；主控模块(100)经驱动模块(200)、逆变模块(300)与无刷直流电机(400)相连，无刷直流电机(400)经霍尔位置检测模块(500)与主控模块(100)相连，逆变模块(300)经电流测量模块(600)与主控模块(100)相连，接近开关和灯具模块(700)、就地控制盘和信号系统(800)分别与主控模块(100)相连；无刷直流电机(400)采用主流的速度-电流双闭环控制；地铁屏蔽门控制系统接受开门命令时，根据标准S曲线，2.5～3.0s内完成开门作业；地铁屏蔽门控制系统接受关门命令时，根据附设防夹功能的改进S平滑运动曲线，3.0～4.0s内完成关门作业；地铁屏蔽门的控制系统固件为双应用程序架构，具备系统固件的远程在线更新功能；所述的改进S平滑运动曲线的参数表如下所示：时间S加加(减减)速度m/s3速度m/s位移mtA1＝0.1、tB1＝0.4、tC1＝0.5K1＝12.5加速至0.50.125tVD－tVC(tC1)＝1.380匀速0.50.690tA2－tVD＝0.1、tB2－tVD＝0.4、tC2－tVD＝0.5K2＝－8.5减速至0.160.085tVF－tVE(tC2)＝0.50匀速0.160.080tA3－tVF＝0.1、tB3－tVF＝0.4、tC3－tVF＝0.5K2＝－2.0减速至0.080.0202.根据权利要求1所述的地铁屏蔽门控制系统，其特征在于，所述的主控模块(100)包括控制通信单元(130)、第1光耦单元(110)、第2光耦单元(120)，控制通信单元(130)以STM32F103芯片为核心，第1光耦单元(110)以ISO7230芯片为核心，第2光耦单元(120)类同；STM32F103的脚59、60、63分别与第1光耦单元(110)ISO7230的脚3、4、5相连；ISO7230的脚14、13、12分别接入A110、B110、C110端子，脚2、8、15、9接地，脚1、16接Vcc，第2光耦单元(120)类同；STM32F103通过脚69、70异步串行口UART，扩展为RS485总线，与就地控制盘和信号系统(800)通信，接收就地控制盘和信号系统(800)的开/关门控制命令，同时反馈屏蔽门的实时工作状态；控制通信单元(130)的固件采用双应用程序架构，即“双系统”架构：开辟独立的应用程序运行区I和应用程序运行区II；控制通信单元(130)固件远程在线更新时，就地控制盘和信号系统(800)下发更新的应用程序，更新的应用程序存储到应用程序运行区I或应用程序运行区II；上电启动时，引导装载程序引导控制通信单元(130)应用程序的切换。3.根据权利要求1所述的地铁屏蔽门控制系统，其特征在于，所述的驱动模块(200)以DRV8301芯片为核心，DRV8301的脚17～22按序分别与A110、A120、B110、B120、C110、C120端子相连，DRV8301的脚8～11按序分别与控制通信单元(130)的STM32F103脚40、42、43、41相连，DRV8301的脚47、42、37、45、40、35分别接入GH_A、GH_B、GH_C、GL_A、GL_B、GL_C端子；DRV8301芯片内集成SPI口，STM32F103通过SPI下载错误发生时的保护条件，DRV8301芯片内嵌的错误保护单元根据下载的错误保护条件，判断是否需要启动错误保护。4.根据权利要求1所述的地铁屏蔽门控制系统，其特征在于，所述的逆变模块(300)包括6只型号IRF1010的MOSFET：V301、V303、V305、V302、V304、V306，构成全臂桥逆变电路；V301、V303、V305组成上臂桥，V302、V304、V306组成下臂桥；V301、V302为A相支路，节点A为V301和V302的公共节点，V303、V304，V305、V306类同；V301的栅极经R301与GH_A端子相连，V302的栅极经R3...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴峥晖，王圣健，崔耕，董科可，吴明光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33