涡流制动控制仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及一种涡流制动控制仿真系统，包括制动控制器模型和制动电磁铁模型；制动控制器模型接收制动命令，仿真控制制动电磁铁模型的电流，使制动电磁铁模型与侧轨之间产生涡流制动力，实现列车制动。其关键点在于：制动控制器模型，采用电流闭环控制，以避免因间隙变化、供电电压波动、温度变化而引起负载电感变化、线圈电阻变化等，所导致的线圈电流变化现象，进一步稳定控制电流，提高制动精确度和及时性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
涡流制动控制仿真系统


[0001]本专利技术涉及仿真控制领域，特别是涉及一种磁悬浮装置(高速磁悬浮列车)的涡流制动控制仿真系统。

技术介绍

[0002]随着磁悬浮技术的快速发展，目前已具有可以实现高速运行能力的磁悬浮列车以及运行系统。但是，磁悬浮列车正式投入运行之前，需要先对列车以及运行系统进行初步的调试，以确保各个关键设备的性能正常，避免出现重大安全事故。
[0003]以磁浮车辆的涡流制动控制系统为例，磁悬浮列车在运行过程中会因某些紧急情况或到站而需要制动停车。因此，为保障列车的紧急平稳制动，避免出现制动不及时、不平稳所造成的的安全事故，减少人员和财产损失，在磁悬浮列车正式投入运行之前，必须对磁浮车辆的涡流制动控制系统进行耦合仿真，以作初步调试和仿真验证。因此，如何提供一种模型简单，真实性强的磁浮车辆涡流制动控制仿真系统，是磁悬浮控制系统仿真中亟待解决的一个重要技术问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种涡流制动控制仿真系统，包括：制动控制器模型和制动电磁铁模型；
[0005]所述制动控制器模型接收制动命令，仿真控制所述制动电磁铁模型的电流，使所述制动电磁铁模型与侧轨之间产生涡流制动力，实现列车制动；
[0006]所述制动控制器模型，采用电流闭环控制。
[0007]进一步地，所述制动电磁铁模型，包括左侧电磁铁模型和右侧电磁铁模型；
[0008]所述制动控制器模型，包括左侧控制器模型和右侧控制器模型；
[0009]所述左侧控制器模型，仿真控制所述左侧电磁铁模型；所述右侧控制器模型，仿真控制所述右侧电磁铁模型。
[0010]进一步地，所述左侧电磁铁模型，包括12个磁极；
[0011]所述左侧控制器模型，包括4个控制器，分别控制所述左侧电磁铁模型的3个磁极；
[0012]所述右侧控制器模型，包括4个控制器，分别控制所述右侧电磁铁模型的3个磁极；
[0013]进一步地，所述制动控制器模型，以制动命令、制动电流为输入信号，以控制电压为输出信号。
[0014]进一步地，所述制动控制器模型，包括依次连接的开关电源、斩波器和核心控制器。
[0015]进一步地，所述制动电磁铁模型，以运行速度、运行间隙、温度、控制电压为输入信号，以制动力、法向力为输出信号，以线圈匝数、电磁铁极面积为可配置参数。
[0016]本专利技术提供的涡流制动控制仿真系统，
附图说明
[0017]图1为本专利技术涡流制动控制仿真系统的一个实施例的结构框图；
[0018]图2为本专利技术涡流制动控制仿真系统的左侧示意图；
[0019]图3为本专利技术涡流制动控制仿真系统的制动控制器的原理框图。
具体实施方式
[0020]如图1所示，给出了本专利技术涡流制动控制仿真系统的一个实施例，包括：2个涡流制动电磁铁(以封装电磁铁模型搭建仿真模型)和8个涡流制动控制器(以封装控制器模型搭建仿真模型)。通过制动控制器接收制动命令，仿真控制制动电磁铁的电流，使制动电磁铁模型与侧轨之间产生涡流制动力，实现列车制动。具体的，其中1个涡流制动电磁铁位于左侧，由左侧的4个涡流制动控制器控制；1个涡流制动电磁铁位于右侧，由右侧的4个涡流制动控制器控制。具体的，如图2所示，以左侧的1个涡流制动电磁铁和4个涡流制动器为例，该涡流制动电磁铁含有12个涡流制动磁极(1
‑
12)，每3个涡流制动电磁铁磁极(不含传感器)与1个涡流制动控制器组成1个涡流制动控制回路，共组成4个涡流制动控制回路，加上右边相同的4个涡流制动控制回路，每辆车有8个涡流制动控制回路。
[0021]在该实施例中，给出了本专利技术涡流制动控制仿真系统的一个具体实施例，每个涡流制动电磁铁包含12个磁极，每相邻的三个磁极被串联为一组，被分为4个独立的主回路，因此一节车有8个独立的主回路。每一个回路被一个独立的斩波器控制，即对应一套涡流制动单元。一个涡流制动回路出现故障时不会对其他制动回路产生影响，能够准确无误的仿真涡流制动过程。其关键点在于，制动控制器模型，采用电流闭环控制，以避免因间隙变化、供电电压波动、温度变化而引起负载电感变化、线圈电阻变化等，所导致的线圈电流变化现象，进一步稳定控制电流，提高制动精确度和及时性。
[0022]具体的，涡流制动控制器接收外部命令，控制涡流制动电磁铁中的电流，使得涡流制动电磁铁与侧轨之间产生涡流制动力，在紧急状态下实现列车制动。更为具体的，如图3所示，给出了涡流制动控制器的原理图，可选但不仅限于包括：开关电源、斩波器和核心控制器。开关电源将DC440V输入电压转换为控制器所需的低电压，如15V，5V，
±
15V等；斩波器将核心控制器的输入信号驱动放大，为电磁铁提供制动电流；核心控制器负责信号处理、控制算法实现、故障诊断和通讯等。
[0023]更为具体的，整个制动系统的工作流程为：
[0024]1)系统上电，仿真系统会将电压信号(外接信号)通过以太网下发至仿真接口箱，接口箱中传感器信号板将电压信号通过DA电路转换成0
‑
20mA模拟信号发送给制动核心控制计算机(涡流制动控制器)；
[0025]2)仿真系统发送制动命令给仿真接口箱，接口板将制动命令通过IO接口下发给涡流制动核心控制计算机；
[0026]3)涡流制动计算机根据接收到的电压信号、制动命令的等级计算需要输出的电流值，同时输出一个相对应的PWM波，接口板收到这个PWM高速脉冲信号又经过ARM的计算转换为电流值发送给仿真系统，同时经传感器信号板的DA电路转换成0
‑
20mA的模拟量回传给制动核心控制计算机；
[0027]4)仿真系统中的制动电磁铁模型(涡流制动电磁铁)接收到这个电流信号后将其
转换成电磁铁的制动力，使列车安全停止在指定的停车区域。
[0028]更为具体的，控制器模型和电磁铁模型，可选但不仅限于采用如下方式搭建：
[0029]A控制器模型搭建：
[0030]一般的，涡流制动控制器模型设计为只对线圈中电流进行控制，如果负载固定不变，可知开环控制就能达到控制电流大小的目标，但是由于间隙变化会引起负载电感变化，以及供电电压发生波动和温度变化引起线圈电阻变化，为稳定控制电流，本专利技术控制器模型采用闭环控制，即此处所指的控制器模型采用电流闭环控制，具体模型的输入、输出、可配置参数参见表1所示。
[0031][0032]其中，
[0033][0034]上式中，N代表线圈的匝数，A代表电磁线圈的有效极面积，μ0代表真空磁导率。
[0035]表1涡流制动控制器模型输入、输出、可配置参数表
[0036][0037]具体的，该控制器模型(涡流制动控制器型)，可选但不仅限于封装成Matlab/Simulink模型。在保证仿真精度前提下，采用了：1)通过降维和简化等优化技术；2)运行在高性能实时仿真机内；3)通过反射内存实时获取输入信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡流制动控制仿真系统，其特征在于，包括：制动控制器模型和制动电磁铁模型；所述制动控制器模型接收制动命令，仿真控制所述制动电磁铁模型的电流，使所述制动电磁铁模型与侧轨之间产生涡流制动力，实现列车制动；所述制动控制器模型，采用电流闭环控制。2.根据权利要求1所述的涡流制动控制仿真系统，其特征在于，所述制动电磁铁模型，包括左侧电磁铁模型和右侧电磁铁模型；所述制动控制器模型，包括左侧控制器模型和右侧控制器模型；所述左侧控制器模型，仿真控制所述左侧电磁铁模型；所述右侧控制器模型，仿真控制所述右侧电磁铁模型。3.根据权利要求2所述的涡流制动控制仿真系统，其特征在于，所述左侧电磁铁模型，包括12个磁极；所述左侧控制器模型，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文武，侯世昊，温鹏，李斌，黄梦凡，田焕荣，杨以霖，
申请(专利权)人：湖南凌翔磁浮科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：