CN106494256A - 超导磁悬浮车的控制系统 - Google Patents

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CN106494256A CN201611048982.7A CN201611048982A CN106494256A CN 106494256 A CN106494256 A CN 106494256A CN 201611048982 A CN201611048982 A CN 201611048982A CN 106494256 A CN106494256 A CN 106494256A
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赵勇
周大进
崔宸昱
邱春蓉
陈玲
李金龙
罗林
彭建平
朱红娜
李曦
骆晓翔
郭建强
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    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Abstract

本发明实施例公开了一种超导磁悬浮车的控制系统，包括：设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的直线初级线圈侧的位置检测器、设置在所述超导磁悬浮车上直线次级线圈侧的位置扫描反射器和控制器，其中，所述位置检测器用于发射检测信号，所述检测信号中携带有其对应的位置检测器的位置标识，所述位置扫描反射器用于接收所述检测信号，所述控制器用于识别所述检测信号中的位置标识，根据所述检测信号中的位置标识获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔监测述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数，控制所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度。

Description

超导磁悬浮车的控制系统
技术领域
本发明涉及超导磁悬浮车的运行控制领域，尤其涉及一种超导磁悬浮车的控制系统。
背景技术
目前，超导磁悬浮车在运行过程中的驱动力主要来源于设置在运行轨道上的直线电机初级线圈和设置在超导磁悬浮车底部的直线电机次级线圈之间的排斥力。其中，设置在运行轨道上的直线电机初级线圈由多个直线电机段构成。在具体运行过程中，需要给超导磁悬浮车所处位置附近的直线电机段供电，以利用超导磁悬浮车附近的直线电机段给超导磁悬浮车提供前进驱动力，这些被供电的直线电机段成为驱动段，其他成为非驱动段。
由于超导磁悬浮车在运行过程中呈悬浮状态，不存在摩擦阻力，因而运行速度很快，为保证超导磁悬浮车的安全运行，需要实时监测超导磁悬浮车的运行参数，并严格控制超导磁悬浮车的运行速度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种超导磁悬浮车的控制系统，以实现实时监测超导磁悬浮车的运行参数，并严格控制超导磁悬浮车的运行速度。
为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种超导磁悬浮车的控制系统，包括：
设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线次初级圈侧的位置检测器，所述位置检测器用于发射检测信号，所述检测信号中携带有其对应的位置检测器的位置标识；
设置在所述超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的位置扫描反射器，所述位置扫描反射器用于接收所述检测信号；
控制器，所述控制器用于识别所述检测信号中的位置标识，根据所述检测信号中的位置标识获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔监测述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数，控制所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度。
优选的，所述位置标识为所述位置检测器的编号，不同位置检测器的编号不同。
优选的，所述位置检测器包括多个沿第一方向和第二方向呈矩阵排列的红外光发射结构，所述红外光发射结构用于发射红外脉冲信号，同一位置检测器中的多个所述红外光发射结构发射的红外脉冲信号构成一个空间编码号；
其中，所述第一方向平行于所述运行轨道的延伸方向，所述第二方向垂直于所述运行轨道的延伸方向。
优选的，所述位置扫描反射器包括：多个沿所述第二方向排布的光电接收转换器，所述光电接收转换器用于将其接收到的检测信号转换成电信号发送给所述控制器。
优选的，所述控制器用于识别所述检测信号中的位置标识，通过所述位置标识查询预设数据库，获得所述超导磁悬浮车的当前位置；
其中，所述预设数据库中存储有各位置检测器的位置标识及其对应的位置检测器的地理位置信息。
优选的，所述控制器包括第一控制器和第二控制器，其中，所述第一控制器用于识别所述检测信号中的位置标识；所述第二控制器用于通过所述位置标识查询预设数据库，获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔监测述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数，生成控制指令发送给所述第一控制器，通过所述第一控制器控制所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度。
优选的，所述第一控制器为可编程逻辑阵列；所述第二控制器为微处理器。
优选的，所述控制指令包括所述超导磁悬浮车当前位置对应的直线初级线圈中各直线电机段的供电起始时刻和供电脉冲宽度。
优选的，所述控制器还用于根据所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度、上一时间段的运行速度以及所述当前时间段和所述上一时间段之间的时间间隔计算所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行加速度。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的超导磁悬浮车的控制系统，包括：设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的直线初级线圈侧的位置检测器、设置在所述超导磁悬浮车上直线次级线圈侧的位置扫描反射器和控制器，其中，所述位置检测器用于发射检测信号，所述检测信号中携带有其对应的位置检测器的位置标识，所述位置扫描反射器用于接收所述检测信号，所述控制器用于识别所述检测信号中的位置标识，根据所述检测信号中的位置标识获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔监测述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数，控制所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度。由此可见，本发明实施例所提供的控制系统可以实现实时监测超导磁悬浮车的运行参数，并严格控制超导磁悬浮车的运行速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例所提供的超导磁悬浮车的控制系统的结构示意图；
图2为本发明一个实施例所提供的超导磁悬浮车的控制系统的正视图；
图3为本发明一个实施例所提供的超导磁悬浮车的控制系统的俯视图；
图4为本发明一个实施例所提供的超导磁悬浮车的控制系统工作时的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种超导磁悬浮车的控制系统，包括：
设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上各直线初级线圈10侧的位置检测器11，所述位置检测器11用于发射检测信号，所述检测信号中携带有其对应的位置检测器11的位置标识；
设置在所述超导磁悬浮车上直线次级线圈20侧的位置扫描反射器21，所述位置扫描反射器21用于接收所述检测信号；
控制器30，所述控制器30用于识别所述检测信号中的位置标识，根据所述检测信号中的位置标识获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔监测述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数，控制所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度，以使得所述超导磁悬浮车按照预设要求运行。
具体的，所述控制器30用于根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔，计算所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度，以实时监测所述超导磁悬浮车的运行速度。需要说明的是，由于所述运行轨道上各直线初级线圈10之间的距离间隔较小，即所述运行轨道上相邻位置检测器11之间的距离间隔较短，且所述超导磁悬浮车的运行速度较快，因此，所述超导磁悬浮车的相邻位置检测器11之间对应的时间段的运行速度可记为所述超导磁悬浮车的当前运行速度，即瞬时速度。
可选的，在本发明实施例中，设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线初级线圈10在所述运行轨道上均匀分布，故在本发明实施例中，所述各直线初级线圈10侧的位置检测器11也在所述运行轨道上均匀分布，以便于通过所述位置检测器11发射的检测信号，确定所述超导磁悬浮车在所述运行轨道上的运行位置。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述位置标识为所述位置检测器11的编号，不同位置检测器11的编号不同，相邻位置检测器11的编号具有递增或递减的关系。但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，所述位置标识还可以为所述位置检测器11的其他标识信号，只要保证不同位置检测器11的位置标识信号不同即可。
具体的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述控制器30通过识别所述检测信号中的位置标识，获得所述检测信号对应的位置检测器11的编号，从而获得所述检测信号对应的位置检测器11的绝对地理位置，通过相邻两个检测信号对应的位置检测器11的地理位置，获得所述相邻两个检测信号对应的位置检测器11之间的距离，进而根据相邻两个检测信号对应的位置检测器11之间的距离和所述相邻两个检测信号对应的接收时刻之间的时间间隔，计算所述超导磁悬浮车的运行速度。
在本发明的另一个实施例中，所述控制器30通过识别所述检测信号中的位置标识，获得所述检测信号对应的位置检测器11的编号，确定相邻两个检测信号对应的位置检测器11之间间隔的位置检测器11数量，从而根据相邻两个位置检测器11之间距离以及所述相邻两个检测信号对应的位置检测器11之间间隔的位置检测器11数量，获得所述相邻两个检测信号对应的位置检测器11之间距离，进而根据相邻两个检测信号对应的位置检测器11之间的距离和所述相邻两个检测信号对应的接收时刻之间的时间间隔，计算所述超导磁悬浮车的运行速度。
在本发明的其他实施例中，所述控制器30还可以通过其他方式根据所述检测信号中携带的位置标识获得所述超导磁悬浮车的当前运行速度，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
如图2-图4所示，在本发明的一个实施例中，所述位置检测器11包括多个沿第一方向和第二方向呈矩阵排列的红外光发射结构，所述多个沿第一方向和第二方向呈矩阵排列的红外光发射结构构成一个红外LED组，所述红外光发射结构用于发射红外脉冲信号，同一位置检测器11中的多个所述红外光发射结构的红外脉冲信号构成一个空间编码号，该空间编码号即为所述位置检测器11的编号。需要说明是，在本发明实施例中，所述第一方向平行于所述运行轨道的延伸方向，所述第二方向垂直于所述运行轨道的延伸方向。优选的，所述红外光发射结构为红外光LED，但本发明对此并不做限定，只要其能发射红外光即可。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述位置扫描反射器21包括：多个沿所述第二方向排布的光电接收转换器211，所述光电接收转换器211用于将其接收到的检测信号转换成电信号发送给所述控制器30。具体的，在本发明实施例中，所述光电接收转换器211用于在所述超导磁悬浮车的运行过程中，沿着所述超导磁悬浮车的运行方向不断扫描所述位置检测器11发射的检测信号，经过一个位置检测器11(即经过一个直线初级线圈)后完成一次空间扫描，接收到一个完整的空间编码信号，将其转换成电信号发送给所述控制器30，实现所述超导磁悬浮车的实时定位。
优选的，所述位置扫描反射器21设置于所述超导磁悬浮车的底部，但本发明对此并不做限定，只要保证所述位置扫描反射器21能够接收到各位置检测器11发射的检测信号即可。
在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述控制器30用于识别所述检测信号中的位置标识，通过所述位置标识查询预设数据库，获得所述超导磁悬浮车的当前位置；其中，所述预设数据库中存储有各位置检测器11的位置标识及其对应的位置检测器11的地理位置信息。需要说明的是，所述位置检测器11的地理位置信息为所述位置检测器11的绝对位置信息。
在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述控制器30包括第一控制器31和第二控制器32，其中，所述第一控制器31用于识别所述检测信号中的位置标识；所述第二控制器32用于通过所述位置标识查询预设数据库，获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔监测述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数，生成控制指令发送给所述第一控制器31，通过所述第一控制器31控制所述超导磁悬浮车的运行速度。
具体的，所述第二控制器32包括：计算单元和控制单元，其中，所述计算单元用于通过所述位置标识查询预设数据库，获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔计算超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数；所述控制单元用于根据所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数生成控制指令发送给所述第一控制器31，通过所述第一控制器31控制所述超导磁悬浮车的运行速度。
可选的，在本发明的一个优选实施例中，所述第一控制器31为可编程逻辑阵列，即FPGA；所述第二控制器32为微处理器，即MCU，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述控制指令包括：所述超导磁悬浮车当前位置对应的直线初级线圈10中各直线电机段的供电起始时刻和供电脉冲宽度，其中，所述超导磁悬浮车当前位置对应的直线初级线圈10中各直线电机段的供电起始时刻对应所述超导磁悬浮车开始加速的时刻，所述超导磁悬浮车当前位置对应的直线初级线圈10中各直线电机段的供电脉冲宽度对应所述超导磁悬浮车开始加速时间，所述控制器30通过控制所述超导磁悬浮车当前位置附近的直线初级线圈10中各直线电机段的供电起始时刻和供电脉冲宽度，控制所述超导磁悬浮车的加速起始时刻和加速时间，从而控制所述超导磁悬浮车的运行速度。
在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述控制器30还用于根据所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度、上一时间段的运行速度以及所述当前时间段和所述上一时间段之间的时间间隔计算所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行加速度，以实时监测所述超导磁悬浮车的运行加速度，从而更全面的获得所述超导磁悬浮车的当前运行状态，以便于更精确的控制所述超导磁悬浮车的运行速度。
需要说明的是，在上述任一实施例的基础上，所述控制器30中预先存储有各位置检测器11对应的地理位置处，所述超导磁悬浮车的运行状态信息(包括运行速度和/或运行加速度)，具体工作时，所述控制器30在获得所述超导磁悬浮车的当前运行状态信息后，将其与所述控制器30中预先存储的各位置检测器11对应的地理位置处所述超导磁悬浮车的运行状态信息进行比对，当所述超导磁悬浮车的当前运行状态信息与所述控制器30中预先存储的各位置检测器11对应的地理位置处所述超导磁悬浮车的运行状态信息相符时，维持所述超导磁悬浮车的当前运行状态，当所述超导磁悬浮车的当前运行状态信息与所述控制器30中预先存储的各位置检测器11对应的地理位置处所述超导磁悬浮车的运行状态信息不相符时，调节所述超导磁悬浮车当前位置对应的直线初级线圈10中各直线电机段的起始供电时间和供电脉冲宽度，从而调节所述超导磁悬浮车的当前运行状态，使其与所述控制器中预先存储的各位置检测器11对应的地理位置处所述超导磁悬浮车的运行状态信息相符。
综上，本发明实施例所提供的超导磁悬浮车的控制系统，在超导磁悬浮车运行前设定好超导磁悬浮车的运行参数(即运行状态信息，如运行速度、从启动到稳定运行的时间值、停止运行的位置和/或运行加速度等)，在超导磁悬浮车启动后，由安装在超导磁悬浮车车体上的位置扫描反射器21通过检测位置检测器11发送的位置标识，获得超导磁悬浮车当前位置的空间编号值并发送给控制器30，控制器30存储当前位置编号，当接收到下一个相邻位置检测器的编号时通过此过程的时间间隔及两位置检测器11的位置间隔值可计算得到当前超导磁悬浮车运行速度，存储该速度值，由该速度值与上一次存储的速度值及时间间隔值可计算得到当前超导磁悬浮车运行加速度。根据当前列车运行速度、加速度及预设的运行参数制定出实时调节指令，调节超导磁悬浮车按预设要求运行。由此实现调节超导磁悬浮车运行加速度和运行速度的目的。
由此可见，本发明实施例所提供的控制系统可以实现实时监测超导磁悬浮车的运行参数，并严格控制超导磁悬浮车的运行速度。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种超导磁悬浮车的控制系统，其特征在于，包括：
设置在所述超导磁悬浮车运行轨道上的各直线次初级圈侧的位置检测器，所述位置检测器用于发射检测信号，所述检测信号中携带有其对应的位置检测器的位置标识；
设置在所述超导磁悬浮车上直线电机次级线圈侧的位置扫描反射器，所述位置扫描反射器用于接收所述检测信号；
控制器，所述控制器用于识别所述检测信号中的位置标识，根据所述检测信号中的位置标识获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔监测述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数，控制所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述位置标识为所述位置检测器的编号，不同位置检测器的编号不同。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述位置检测器包括多个沿第一方向和第二方向呈矩阵排列的红外光发射结构，所述红外光发射结构用于发射红外脉冲信号，同一位置检测器中的多个所述红外光发射结构发射的红外脉冲信号构成一个空间编码号；
其中，所述第一方向平行于所述运行轨道的延伸方向，所述第二方向垂直于所述运行轨道的延伸方向。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述位置扫描反射器包括：多个沿所述第二方向排布的光电接收转换器，所述光电接收转换器用于将其接收到的检测信号转换成电信号发送给所述控制器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制器用于识别所述检测信号中的位置标识，通过所述位置标识查询预设数据库，获得所述超导磁悬浮车的当前位置；
其中，所述预设数据库中存储有各位置检测器的位置标识及其对应的位置检测器的地理位置信息。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制器包括第一控制器和第二控制器，其中，所述第一控制器用于识别所述检测信号中的位置标识；所述第二控制器用于通过所述位置标识查询预设数据库，获得所述超导磁悬浮车的当前位置，并根据所述超导磁悬浮车的当前位置、上一时刻的位置以及所述当前时刻和所述上一时刻之间的时间间隔监测述超导磁悬浮车的当前时间段的运行参数，生成控制指令发送给所述第一控制器，通过所述第一控制器控制所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第一控制器为可编程逻辑阵列；所述第二控制器为微处理器。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述控制指令包括所述超导磁悬浮车当前位置对应的直线初级线圈中各直线电机段的供电起始时刻和供电脉冲宽度。
9.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还用于根据所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行速度、上一时间段的运行速度以及所述当前时间段和所述上一时间段之间的时间间隔计算所述超导磁悬浮车的当前时间段的运行加速度。
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