CN108919782A - 一种悬浮控制参数适应线路调整的方法 - Google Patents

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周伟程
刘文亮
程维
邓皓
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0243—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model
    • G05B23/0245—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model based on a qualitative model, e.g. rule based; if-then decisions

Abstract

本发明公开了一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，将线路分为平直道、库房、道岔、坡道、弯道、桥梁共六种情况；平直道是基本的，悬浮控制模型也是基于平直道建立的，所以设计、调试时从平直道开始；之后依次进行库房内调试、道岔段调试、桥梁段调试、坡道调试、弯道调试；分段调试好后进行全线路调试。本发明工程实用性强，针对不同线路段采用不同参数或模型，简单、可靠、适用，效果好；并有悬浮监控模块辅助，可持续进行监控、调试，保证磁浮车一直运行良好。

Description

一种悬浮控制参数适应线路调整的方法
技术领域
本发明涉及一种磁浮列车的悬浮控制方法，具体涉及一种参数自适应线路调整的方法。
背景技术
磁浮列车的轨道采用等间隔支撑细长梁作为导轨，导轨的弹性引起车轨耦合。另外轨道梁几何不平顺及梁的支承体刚度、阻尼不同都给悬浮系统带来附加不平衡因素。针对坡道，在轨道不同的曲线段，列车悬浮系统的数学模型是不同的，但传统悬浮控制算法是基于列车处于平直道轨道建模的。若采用平直道设计的算法适应竖曲线段会引起冲击响应，特别在速度快时。
针对各种车轨耦合工况及曲线段，各种论文研究过很多算法或提高轨道性能，但具体在工程应用中，考虑到经济性、应用性、可靠性，有时难于取得良好的工程效果。例如将轨道有关参数限制高一些，阻尼和刚度满足某一条件，会提高轨道造价，在工程上难于推广应用。而采用各种复杂悬浮控制算法，因为考虑车轨耦合的悬浮控制系统是五阶系统，系统复杂，现有芯片编程未必能良好实现，很多算法处于实验室或理论仿真阶段。
现有技术主要具有以下缺点：
具体在工程应用中，考虑到经济性、应用性、可靠性，有时难于取得良好的工程效果。例如将轨道有关参数限制高一些，阻尼和刚度满足某一条件，会提高轨道造价，在工程上难于推广应用。而采用各种复杂悬浮控制算法，因为考虑车轨耦合的悬浮控制系统是五阶系统，系统复杂，现有芯片编程未必能良好实现，很多算法处于实验室或理论仿真阶段。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种悬浮控制参数适应不同线路调整的方法，针对不同线路段采用不同参数或模型，简单、可靠、适用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，将线路分为平直道、库房、道岔、坡道、弯道、桥梁共六种情况；
平直道是基本的，悬浮控制模型也是基于平直道建立的，所以设计、调试时从平直道开始；
之后依次进行库房内调试、道岔段调试、桥梁段调试、坡道调试、弯道调试；
分段调试好后进行全线路调试。
作为优选方式，库房及道岔主要由于轨道梁刚度、阻尼不同，所要采用不同参数。
作为优选方式，分段调试好后进行全线路调试，由车上安装的悬浮监控模块等监测手段对悬浮状态及故障进行监控，如果出现掉点、共振等情况认为不正常，重新调整故障段的参数。
作为优选方式，磁浮车悬浮控制系统调试好后投入正常运行；控制器根据当前磁浮车所在线路位置调用针对不同线路段不同模型及参数对应的程序段进行控制。
作为优选方式，考虑到随着时间推移，轨道及车辆发生沉降或变形，会引起新的不稳定(掉点或车轨共振)，磁浮车装配悬浮监控模块，持续进行监测；一旦发生悬浮故障会将故障信息存储在悬浮监控模块内，磁浮车停运后可下载数据进行分析。
作为优选方式，针对多次出现的故障，找出故障发生的线路位置并分析原因，重新调试该线路段程序段参数。
本发明的有益效果是：工程实用性强，针对不同线路段采用不同参数或模型，简单、可靠、适用，效果好；并有悬浮监控模块辅助，可持续进行监控、调试，保证磁浮车一直运行良好。
附图说明
图1为线路分段示意图；
图2为线路位置传输框图；
图3为参数调试流程图；
图4为参数切换流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，将线路分为平直道、库房、道岔、坡道、弯道、桥梁共六种情况；
平直道是基本的，悬浮控制模型也是基于平直道建立的，所以设计、调试时从平直道开始；
之后依次进行库房内调试、道岔段调试、桥梁段调试、坡道调试、弯道调试；
分段调试好后进行全线路调试。
设X为悬浮间隙,为间隙微分，为间隙二分微分，a为悬浮加速度计输出值。当采用状态反馈法进行悬浮控制时，取状态变量Z1＝X,反馈控制律取如下形式： u＝K1(Z1-Z0)+K2Z2+K3Z3。式中Z0为设定的悬浮间隙，K1、K2、K3为控制参数。针对竖曲线，当采用加速度计输出值和间隙的二次微分组合反馈后，也可采用u＝K1(Z1-Z0)+ K2Z2+K3Z3进行控制，只需调整控制参数，有利于实际应用。
本发明提出一种可靠、适用的方法。将线路分为平直道、库房、道岔、坡道、弯道、桥梁共六段情况，如图1所示。平直道是基本的，悬浮控制模型也是基于平直道建立的，所以设计、调试时从平直道开始。库房及道岔主要由于轨道梁刚度、阻尼不同，所要采用不同参数。坡道可分为圆曲线段、坡道段、圆曲线段，在这三个段系统模型是不一样的。弯道，因为过弯时电磁铁磁极与轨道相吸磁路的正对面积变小，吸力减小，为了稳定悬浮需要调整参数输出更大电流。桥梁，轨道固有频率与悬浮控制系统频率如果接近易引起共振。因跨度、材料不同，轨道频率不一。轨道在不同固有频率下的动力学模型不一样。
针对各段分别采用不同参数或模型进行控制。利用车载测速、定位装置获得当前磁浮车所在线路的位置，此信号传到列车控制TCMS单元，再由TCMS单元通过CAN网络传到所有悬浮控制器，如图2所示。
在一个优选实施例中，库房及道岔主要由于轨道梁刚度、阻尼不同，所要采用不同参数。
在一个优选实施例中，分段调试好后进行全线路调试，由车上安装的悬浮监控模块等监测手段对悬浮状态及故障进行监控，如果出现掉点、共振等情况认为不正常，根据故障码，重新调整故障段的参数。首先进行分段调试，在上述各个段情况下分别调参数或针对曲线段建不同模型进行调试。通过上位机在线监测悬浮状态，观察间隙波动、车轨振动情况等。使间隙波动小、车轨无共振、动态调节时间短、超调量小。分段调试好后进行全线路调试，由车上安装的悬浮监控模块等监测手段对悬浮状态及故障进行监控，如果出现掉点、共振等情况认为不正常，重新调整故障段的参数。调试流程如图3所示。
在一个优选实施例中，磁浮车悬浮控制系统调试好后投入正常运行；控制器根据当前磁浮车所在线路位置(位置码)调用针对不同线路段不同模型及参数对应的程序段进行控制，如图 4所示。因为程序段预先存储在芯片内部储存器，采用高速运算芯片计算，不会因切换引起系统不稳定。
在一个优选实施例中，考虑到随着时间推移，轨道及车辆发生沉降或变形，会引起新的不稳定(掉点或车轨共振)，磁浮车装配悬浮监控模块，持续进行监测；一旦发生悬浮故障会将故障信息存储在悬浮监控模块内，磁浮车停运后可下载数据进行分析。
在一个优选实施例中，针对多次出现的故障，找出故障发生的线路位置并分析原因，重新调试该线路段程序段参数。
本发明关键点和保护点是：提出一种悬浮控制参数适应不同线路调整的方法，针对不同线路段采用不同参数或模型，简单、可靠、适用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，其特征在于：将线路分为平直道、库房、道岔、坡道、弯道、桥梁共六种情况；
平直道是基本的，悬浮控制模型也是基于平直道建立的，所以设计、调试时从平直道开始；
之后依次进行库房内调试、道岔段调试、桥梁段调试、坡道调试、弯道调试；
分段调试好后进行全线路调试。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，其特征在于：库房及道岔主要由于轨道梁刚度、阻尼不同，所要采用不同参数。
3.根据权利要求1所述的一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，其特征在于：分段调试好后进行全线路调试，由车上安装的悬浮监控模块等监测手段对悬浮状态及故障进行监控，如果出现掉点、共振等情况认为不正常，重新调整故障段的参数。
4.根据权利要求1所述的一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，其特征在于：磁浮车悬浮控制系统调试好后投入正常运行；控制器根据当前磁浮车所在线路位置调用针对不同线路段不同模型及参数对应的程序段进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，其特征在于：考虑到随着时间推移，轨道及车辆发生沉降或变形，会引起新的不稳定，磁浮车装配悬浮监控模块，持续进行监测；一旦发生悬浮故障会将故障信息存储在悬浮监控模块内，磁浮车停运后可下载数据进行分析。
6.根据权利要求1所述的一种悬浮控制参数适应线路调整的方法，其特征在于：针对多次出现的故障，找出故障发生的线路位置并分析原因，重新调试该线路段程序段参数。
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