常导高速悬浮控制器的测试系统和测试方法技术方案

本发明专利技术涉及常导高速悬浮控制器的测试系统和测试方法，是一种基于半实物仿真的悬浮控制器测试系统，包括上位机、仿真模型——动力学模型和悬浮接口模型、悬浮接口箱。整个半实物仿真的悬浮控制器测试系统，无需将悬浮控制器部署在真车实体上，不仅大大降低了测试成本，提高了测试便捷性、降低了测试周期；而且仿真模型的引入，具有真车实物的基本性能，可代替实物而不影响测试效果，其测试安全性更高、稳定性更强；测试内容可调可控，能够模拟的故障、运行状态种类更多，能够有效测试悬浮控制器真件的动态性能，是否存在故障，以及在存在故障时确定故障类型、定位故障位置等。定位故障位置等。定位故障位置等。

【技术实现步骤摘要】
常导高速悬浮控制器的测试系统和测试方法


[0001]本专利技术涉及仿真测试
，特别是涉及一种常导高速悬浮控制器的仿真控制技术。

技术介绍

[0002]悬浮控制器是常导高速磁浮列车的核心控制部件，其无故障的安全稳定运行是保障悬浮车辆系统安全性和可靠性的关键。因此，在悬浮控制器装配到悬浮车辆前或使用了一段时间后都需要进行完整的故障隐患检测、动态性能测试等；尤其是当悬浮控制器出现故障时，需要在地面检测平台的辅助下完成故障定位及维修。
[0003]现有技术的故障隐患检测、动态性能测试及故障定位及维修，依赖于地面测试平台等专用设备，往往需要真车悬浮架、轨道、传感器、电磁铁等设备，不仅制造成本高，同时测试功能受限。
[0004]因此，如何研发一套动力学模型替代真车悬浮架、轨道、传感器、电磁铁等设备实物，是悬浮控制器各项检测测试中亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种常导高速悬浮控制器的测试系统，包括：依次连接的上位机、仿真模型和悬浮接口箱；
[0006]上位机，用于仿真过程管理；
[0007]仿真模型，包括动力学模型和悬浮接口模型；所述动力学模型，与上位机和悬浮接口模型连接，用于根据上位机的控制指令和悬浮接口模型的解析数据，模拟悬浮列车的动力学状态，得到悬浮状态值，发送给悬浮接口模型；所述悬浮接口模型，与动力学模型、上位机和悬浮接口箱连接，用于接收动力学模型的悬浮状态值和上位机的控制指令，打包发送给悬浮接口箱，并接收悬浮接口箱传送的悬浮控制器的控制数据，解析发送给动力学模型；
[0008]悬浮接口箱，用于外接悬浮控制器，以构建仿真模型与悬浮控制器之间的联系。
[0009]进一步地，动力学模型，表示为公式(1)
‑
(4)；
[0010]Acc_I＝(Force
‑
(10*Mass))/Mass
ꢀꢀꢀꢀ
(1)；
[0011]Speed_I＝Speed_I0+(Acc_I*T)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)；
[0012]Gap_I＝Gap_I0+(Speed_I*T)
ꢀꢀꢀ
(3)；
[0013]ForceGap＝S0
‑
Gap_I
ꢀꢀꢀꢀ
(4)；
[0014]其中，Acc_I为当前仿真步的悬浮加速度；Force为当前仿真步的电磁力；Mass为悬浮控制器所承受的重量；Speed_I0为上一仿真步的悬浮速度；T为仿真步长；Speed_I为当前仿真步的悬浮速度；Gap_I0为上一仿真步的悬浮间隙总变化量；Gap_I为当前仿真步的悬浮间隙总变化量；S0为悬浮初始间隙；ForceGap为当前仿真步的悬浮间隙。
[0015]进一步地，当前仿真步的悬浮加速度Acc_I，按照公式(5)修正为Acc_I
’
：
[0016][0017]其中，Acc_I
’
为修正后的当前仿真步的悬浮加速度。
[0018]进一步地，当前仿真步的电磁力，按照公式(6)修正计算为：
[0019]Force＝((X_e.^MagAm)*X_k).*(5.5*((u0*(N.^2)*Ap)*MagAm.^2)/(4*ForceGap*ForceGap))
ꢀꢀꢀ
(6)；
[0020]其中，X_e、X_k为修正参数；MagAm为电磁铁电流；u0为真空磁导率；N为线圈匝数；Ap为极表面积。
[0021]进一步地，悬浮接口模型，包括数据打包单元、数据下发单元、数据接收单元和数据解析单元。
[0022]进一步地，悬浮接口箱，包括电源板、接口板和传感器信号板；
[0023]电源板，与电源模块、悬浮控制器和接口板连接，用于为悬浮控制器和接口板提供电源；
[0024]接口板，包括IO驱动电路、通信电路、核心处理器、悬浮控制器接口、仿真模型接口、悬浮控制器之间的转接口和CAN网接口；
[0025]传感器信号板，包括FPGA、传感器接口和DA转换电路。
[0026]另一方面，本专利技术还提供一种常导高速悬浮控制器的测试方法，用于上述任意的测试系统，包括：通讯功能测试：
[0027]将悬浮接口箱的相邻点通信线进行短接；
[0028]通过CAN总线将上位机与悬浮接口箱进行连接；
[0029]配置悬浮接口模型中CAN接口的板卡编号、端口、波特率、帧类型；
[0030]悬浮接口箱上电；
[0031]部署仿真模型到上位机启动仿真，并观察真件诊断软件和上位机界面；
[0032]若仿真系统下发的悬浮状态信号与真件诊断软件获取的悬浮状态信号一致，则通讯正常，否则通讯不正常。
[0033]进一步地，还包括：上电自检功能测试：
[0034]将悬浮接口箱的相邻点通信线进行短接；
[0035]通过CAN总线将上位机与悬浮接口箱进行连接；
[0036]配置悬浮接口模型中CAN接口的板卡编号、端口、波特率、帧类型；
[0037]悬浮接口箱上电；
[0038]部署仿真模型到上位机启动仿真，并观察真件诊断软件和上位机界面的控制器状态；
[0039]若真件诊断软件显示控制器无报错，且上位机接收的控制器状态正常，则上电自检功能正常，否则上电自检功能不正常。
[0040]进一步地，还包括：故障安全功能测试：
[0041]将悬浮接口箱的相邻点通信线进行短接；
[0042]通过CAN总线将上位机与悬浮接口箱进行连接；
[0043]配置悬浮接口模型中CAN接口的板卡编号、端口、波特率、帧类型；
[0044]悬浮接口箱上电，确保控制器状态正常；
[0045]部署仿真模型到上位机启动仿真，并观察真件诊断软件和上位机界面的控制器状态；
[0046]确定控制器状态正常，进入初始化完成状态后下发起浮指令控制稳定静浮后，注入电磁铁短路故障持续10s，观察真件调试软件和仿真系统上位机界面的控制器状态；或注入电磁铁短路故障测试，观察真件调试软件和仿真系统上位机界面的控制器状态。
[0047]进一步地，还包括：悬浮功能测试：
[0048]通过CAN总线将上位机与悬浮接口箱进行连接；
[0049]配置悬浮接口模型中CAN接口的板卡编号、端口、波特率、帧类型；
[0050]短接悬浮接口箱的相邻点通讯接口；
[0051]悬浮接口箱上电；
[0052]部署仿真模型到上位机启动仿真；
[0053]待模型和悬浮接口箱均初始化完成后，下发悬浮指令，控制起浮；
[0054]起浮完成后，维持30s及以上，观察调试软件和上位机界面的模型悬浮状态数据；
[0055]下发降落命令控制列车降落；
[0056]若控制器能够准确响应控制指令完成起浮、降落，且悬浮过程间隙波动在合理范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常导高速悬浮控制器的测试系统，其特征在于，包括：依次连接的上位机、仿真模型和悬浮接口箱；上位机，用于仿真过程管理；仿真模型，包括动力学模型和悬浮接口模型；所述动力学模型，与上位机和悬浮接口模型连接，用于根据上位机的控制指令和悬浮接口模型的解析数据，模拟悬浮列车的动力学状态，得到悬浮状态值，发送给悬浮接口模型；所述悬浮接口模型，与动力学模型、上位机和悬浮接口箱连接，用于接收动力学模型的悬浮状态值和上位机的控制指令，打包发送给悬浮接口箱，并接收悬浮接口箱传送的悬浮控制器的控制数据，解析发送给动力学模型；悬浮接口箱，用于外接悬浮控制器，以构建仿真模型与悬浮控制器之间的联系。2.根据权利要求1所述的悬浮控制器的测试系统，其特征在于，动力学模型，表示为公式(1)
‑
(4)；Acc_I＝(Force
‑
(10*Mass))/Mass (1)；Speed_I＝Speed_I0+(Acc_I*T) (2)；Gap_I＝Gap_I0+(Speed_I*T) (3)；ForceGap＝S0
‑
Gap_I (4)；其中，Acc_I为当前仿真步的悬浮加速度；Force为当前仿真步的电磁力；Mass为悬浮控制器所承受的重量；Speed_I0为上一仿真步的悬浮速度；T为仿真步长；Speed_I为当前仿真步的悬浮速度；Gap_I0为上一仿真步的悬浮间隙总变化量；Gap_I为当前仿真步的悬浮间隙总变化量；S0为悬浮初始间隙；ForceGap为当前仿真步的悬浮间隙。3.根据权利要求2所述的悬浮控制器的测试系统，其特征在于，当前仿真步的悬浮加速度Acc_I，按照公式(5)修正为Acc_I
’
：其中，Acc_I
’
为修正后的当前仿真步的悬浮加速度。4.根据权利要求3所述的悬浮控制器的测试系统，其特征在于，当前仿真步的电磁力，按照公式(6)修正计算为：Force＝((X_e.^MagAm)*X_k).*(5.5*((u0*(N.^2)*Ap)*MagAm.^2)/(4*ForceGap*ForceGap)) (6)；其中，X_e、X_k为修正参数；MagAm为电磁铁电流；u0为真空磁导率；N为线圈匝数；Ap为极表面积。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的悬浮控制器的测试系统，其特征在于，悬浮接口模型，包括数据打包单元、数据下发单元、数据接收单元和数据解析单元。6.根据权利要求5所述的悬浮控制器的测试系统，其特征在于，悬浮接口箱，包括电源板、接口板和传感器信号板；电源板，与电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恒坤，雷涛，田焕荣，王泉，刘琼，侯世昊，
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：