一种磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法技术

本发明专利技术提供了一种磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法，属于磁悬浮交通技术领域。本发明专利技术基于高速磁浮车辆搭载的悬浮/导向间隙传感器分布特性选取一组悬浮/导向电磁铁，构造任意配置的偏点弦测模型，并构造逆滤波系统，实现车载作用下悬浮/导向轨动态不平顺的检测，为高速磁浮系统不平顺管理提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法
本专利技术属于磁悬浮交通
，尤其涉及一种磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法。
技术介绍
常导吸力型高速磁浮列车依靠悬浮电磁铁和导向电磁铁提供的电磁力实现无接触的悬浮和导向，一般电磁铁与轨道梁之间的悬浮间隙在8-12mm，因电磁力大小与电磁铁悬浮间隙二次方成反比，决定了高速磁悬浮系统是一强非线性系统，若悬浮/导向轨表面粗糙度或错台幅值超出允许限制，造成悬浮/导向间隙发生突变，引起悬浮/导向控制系统产生高频剧烈振动，严重时系统振动进入混沌状态，影响高速条件下磁悬浮列车运行安全性和舒适性，所以对轨道梁的悬浮/导向轨的平顺性提出了严格要求。悬浮/导向轨不平顺是确定控制器系统间隙反馈系数、加速度反馈系数的系统激励，目前仍无成熟的适用于磁浮交通系统的悬浮/导向轨不平顺检测方法，多借用轮轨系统中的中国谱、德国谱、美国谱作为控制器激励进行控制器反馈系统调参，调试稳定后的控制器无法应用于实际运营环境下磁浮车辆的控制。因此，本申请提出一种适用于磁悬浮系统悬浮/导向轨动态不平顺测量方法，为制定常导吸力型高速磁悬浮系统悬浮/导向轨不平顺谱提供技术支撑。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法，因高速磁浮车辆悬浮架搭载的电磁铁间隙传感器分布间距不满足中点弦测量特点，无法采用铁路领域广泛应用的轨道不平顺中点弦测法的问题。为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：本方案提供一种磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法，包括以下步骤：S1、搭载间隙传感器作为间隙测量点，并选取磁浮车辆悬浮架搭载的悬浮/导向电磁铁作为测量弦；S2、读取间隙传感器检测数据，对所述检测数据的异常值进行修正，并基于波形匹配方法获取相邻间隙传感器之间真实分布间距a和b；S3、选取某悬浮架一组电磁铁3个间隙传感器，并根据所述间隙传感器之间真实分布间距a和b，确定偏点弦测法的传递特性，并根据所述偏点弦测法的传递特征对测量系统单位脉冲响应进行Z变换；S4、根据所述Z变换结果，判断是否满足最小相位测量系统的条件，若是，则进入步骤S5，否则，进入步骤S6；S5、计算得到偏点弦单位脉冲响应的零点，当所述零点分布在Z平面单位圆内时，将逆滤波系统单位脉冲响应的满足条件作为最小相位测量系统的条件，完成对磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置；S6、构造全通滤波系统，使所述全通滤通系统满足逆滤波系统传递特性，并根据所述逆滤波系统传递特性构造有理传递函数，并根据所述有理传递函数对间隙传感器检测数据进行滤波处理，完成对磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置。进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：S201、读取间隙传感器检测数据，识别各间隙传感器在ti时刻对应的间隙异常值yi；S202、选取相邻间隙传感器ti时刻对应的检测数据yi-1(ti)和yi+1(ti)，并根据检测数据yi-1(ti)和yi+1(ti)计算得到间隙异常值yi在ti时刻的修正值；S203、根据间隙异常值yi在ti时刻的修正值，基于波形匹配方法获取相邻间隙传感器之间真实分布间距a和b。再进一步地，所述步骤S202中间隙异常值yi在ti时刻的修正值的表达式如下：其中，yi(ti)表示各间隙传感器的间隙异常值yi在ti时刻的修正值，yi-1(ti)和yi+1(ti)均表示相邻间隙传感器ti时刻对应的检测数据，且i＝1,2,3,4,5。再进一步地，所述步骤S203中相邻间隙传感器之间真实分布间距a的表达式如下：所述相邻间隙传感器之间真实分布间距b的表达式如下：其中，t1和t2均表示接缝时相邻间隙传感器时间差，v表示车辆运行速度。再进一步地，所述步骤S3中进行Z变换的表达式如下：其中，h(z)表示测量系统单位脉冲响应的Z变换，a和b均表示相邻间隙传感器之间真实分布间距，za+b表示最高次为a+b的方程式。再进一步地，所述步骤S5中逆滤波系统单位脉冲响应的满足条件如下：其中，hi表示逆滤波系统单位脉冲响应，h表示测量系统单位脉冲响应。再进一步地，所述步骤S6中使所述全通滤通系统满足逆滤波系统传递特性的表达式如下：h＝hmin·hap其中，h表示测量系统单位脉冲响应，hap表示全通滤波系统，hmin表示逆滤波系统传递特性，a和b均表示相邻间隙传感器之间真实分布间距，z1，z2和za+b均表示偏点弦单位脉冲响应的零点，za表示极点，表示zi的共轭值，zi表示最高次为a+b的分子方程式的第i个根。再进一步地，所述步骤S6中有理传递函数的表达式如下：其中，Yz表示有理传递函数，bi表示有理传递函数的分子系数，i＝1+2,...,+n+1，aj表示有理传递函数的分母系数，j＝1+2,...,+m+1，z-n表示最高次为n的分子方程式，z-m表示最高次为m的分子方程式。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术基于高速磁浮车辆搭载的悬浮/导向间隙传感器分布特性选取一组悬浮/导向电磁铁，构造任意配置的偏点弦测模型，并构造逆滤波系统，可实现车载作用下悬浮/导向轨动态不平顺的检测，为高速磁浮系统不平顺管理提供技术支撑。(2)高速磁浮车辆悬浮架搭载的电磁铁间隙传感器分布间距不满足中点弦测量特点，无法采用铁路领域广泛应用的轨道不平顺中点弦测法，本专利技术设计了适用于高速磁浮系统悬浮/导向轨动态不平顺的偏点弦测法测量法，提出了逆滤波特性，满足了高速磁浮动态不平顺在线检测的需求。(3)高速磁浮轨道梁系统存在大量悬浮/导向轨接缝，本专利技术充分利用间隙传感器检测数据异常值之间的时间差，可获取真实条件下的传感器间距a和b，并对其异常值进行修正，若传感器间距a和b互质表示为最优配置。(4)目前为保障高速磁浮车辆运行平稳性，通过采取刚度较大的轨道梁降低挠度位移，避免悬浮控制器失稳，影响车辆运行安全。本专利技术采用车载传感器实时动态监测数据，结合偏点弦测法，在线复原悬浮/导向轨动态不平顺作为悬浮/导向控制器输入参数，实现磁浮车辆悬浮/导向主动控制，可适当降低轨道梁设计刚度，降低高速磁浮线路建设成本。附图说明图1为本实施例中轨道梁悬浮/导向轨不平顺示意图。图2为本实施例中单铁磁悬浮系统动态模型示意图。图3为本实施例中偏点弦测法基本流程示意图。图4为本实施例中高速磁悬浮车辆悬浮架示意图。图5为本实施例中中点弦测法基本原理示意图。图6为本实施例中不同弦长幅频特性。图7为本实施例高速磁浮悬浮间隙传感器分布示意图。图8为本实施例中偏点弦测量原理示意图。图9为本专利技术的方法流程图。图10为本实施例中间隙传感器通过悬浮/导向轨接缝波形匹配及时间延迟示意图。图11为本实施例中偏点弦测量过程示意图。图12为本实施例中偏点弦测量值重构原始不平顺流程示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、搭载间隙传感器作为间隙测量点，并选取磁浮车辆悬浮架搭载的悬浮/导向电磁铁作为测量弦；/nS2、读取间隙传感器检测数据，对所述检测数据的异常值进行修正，并基于波形匹配方法获取相邻间隙传感器之间真实分布间距a和b；/nS3、选取某悬浮架一组电磁铁3个间隙传感器，并根据所述间隙传感器之间真实分布间距a和b，确定偏点弦测法的传递特性，并根据所述偏点弦测法的传递特征对测量系统单位脉冲响应进行Z变换；/nS4、根据所述Z变换结果，判断是否满足最小相位测量系统的条件，若是，则进入步骤S5，否则，进入步骤S6；/nS5、计算得到偏点弦单位脉冲响应的零点，当所述零点分布在Z平面单位圆内时，将逆滤波系统单位脉冲响应的满足条件作为最小相位测量系统的条件，完成对磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置；/nS6、构造全通滤波系统，使所述全通滤通系统满足逆滤波系统传递特性，并根据所述逆滤波系统传递特性构造有理传递函数，并根据所述有理传递函数对间隙传感器检测数据进行滤波处理，完成对磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、搭载间隙传感器作为间隙测量点，并选取磁浮车辆悬浮架搭载的悬浮/导向电磁铁作为测量弦；
S2、读取间隙传感器检测数据，对所述检测数据的异常值进行修正，并基于波形匹配方法获取相邻间隙传感器之间真实分布间距a和b；
S3、选取某悬浮架一组电磁铁3个间隙传感器，并根据所述间隙传感器之间真实分布间距a和b，确定偏点弦测法的传递特性，并根据所述偏点弦测法的传递特征对测量系统单位脉冲响应进行Z变换；
S4、根据所述Z变换结果，判断是否满足最小相位测量系统的条件，若是，则进入步骤S5，否则，进入步骤S6；
S5、计算得到偏点弦单位脉冲响应的零点，当所述零点分布在Z平面单位圆内时，将逆滤波系统单位脉冲响应的满足条件作为最小相位测量系统的条件，完成对磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置；
S6、构造全通滤波系统，使所述全通滤通系统满足逆滤波系统传递特性，并根据所述逆滤波系统传递特性构造有理传递函数，并根据所述有理传递函数对间隙传感器检测数据进行滤波处理，完成对磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置。


2.根据权利要求1所述的磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S201、读取间隙传感器检测数据，识别各间隙传感器在ti时刻对应的间隙异常值yi；
S202、选取相邻间隙传感器ti时刻对应的检测数据yi-1(ti)和yi+1(ti)，并根据检测数据yi-1(ti)和yi+1(ti)计算得到间隙异常值yi在ti时刻的修正值；
S203、根据间隙异常值yi在ti时刻的修正值，基于波形匹配方法获取相邻间隙传感器之间真实分布间距a和b。


3.根据权利要求2所述的磁悬浮轨道平顺性偏点弦测的配置方法，其特征在于，所述步骤S202中间隙异常值yi在ti时刻的修正值的表达式如下：



其中，yi(ti)表示各间隙传感器的间隙异常值yi在ti时刻的修正值，yi-1(ti)和yi+1(ti)均表示相邻间隙传...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈嵘，从建力，王平，王源，高鸣源，禹壮壮，舒英杰，陆粤，魏贤奎，
申请(专利权)人：西南交通大学，四川省铁路产业投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51