CN108973768B - 悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，该方法首先通过位置偏移传感器和磁极相角传感器测得的信息传输至控制器中，导向电磁铁偏移量和磁极相角偏移量作为控制器中BP神经网络的输入，然后BP神经网络将经过隐藏层的计算，得出输出值：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮磁铁产生额外电路的间断性持续时间。最后将输出结果传输至相对应执行器，执行器工作减少偏移量。本发明循环工作直至偏移量减少到零，实现智能化导向。

Description

悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法

技术领域

本发明涉及一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，属于磁悬浮列车导向控制技术领域。

背景技术

目前，2017年6月13日，北京S1线完成第一阶段热滑试验，有望在年内实现载客试运营。2016年5月，我国首条完全自主研发制造的中低速磁浮线——长沙磁浮项目正式投入运营，这也是迄今世界运行里程最长的中低速磁浮商业运营线。2003年1月4日，中德合作开发的世界第一条磁悬浮商运线正式在上海开始运营，专线全长29.863公里。它属于高速磁悬浮列车范畴，运营速度为430公里/小时。而且，作为世界上至今唯一的一条高速磁浮商业运营线，磁浮上海示范线至2017年初，已经安全、稳定运行了5200多天，完成运行里程1627万千米，实现载客4814万人次，并一直保持着迄今地面交通工具最高的运行正点率(99.84％)和准点率(99.92％)记录。

在国外，日本超导高速磁浮项目建设继续推进；美国的Hyperloop one实现了1000km/h以上试验速度。在如此高速的运行中，悬挂式磁悬浮列车的导向控制非常重要，如果列车的导向系统没有及时的将列车从偏移位置更正回来，后果将非常严重。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，在列车稳定悬浮时，提供了一种利用矢量控制方法，控制位于悬挂式磁悬浮列车车顶中线的导向电磁铁间歇的产生导向力，使列车能够在不发生明显晃动的情况下使悬挂式磁悬浮列车稳定、快速的减少偏移量并恢复到正常的位置的悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法。

本发明具体采用如下技术方案：

该方法包括如下步骤：

1)当悬挂式磁悬浮列车启动时，位置偏移传感器开始实时检测列车的导向电磁铁偏移量，磁极相角传感器开始实时检测直线电机的磁极相角偏移量；

2)位置偏移传感器和磁极相角传感器分别将检测数据传递给控制器，如果检测数据中导向电磁铁偏移量或磁极相角偏移量不为0，则进入步骤3)；

3)控制器将所述导向电磁铁偏移量和所述磁极相角偏移作为BP神经网络的输入，计算得到四个输出值：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、悬浮电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮电磁铁产生额外电路的间断性持续时间，并且将所述四个输出值传输至执行器；

4)执行器接收到了有控制器发出的指令后，位于车顶的导向电磁铁和固定在导轨处的导向电磁铁接通电流，生成导向力进行导向；悬浮电磁铁根据控制器的指令间断性的产生电流维持悬浮；

5)重复步骤1)到4)，直至检测到的偏移量减小到0。

优选地，步骤3)中BP神经网络相邻两层的神经元的计算公式为

其中，

为第l层中第j个神经元的激活；σ为激活函数；z为线性结果；w为权重参数；b-偏差；k为(l-1)中神经元的个数；

将导向电磁铁偏移量D和所述磁极相角偏移θ输入到第一个隐藏层,可由下式表示：

其中，

到

为导向电磁铁偏移量D和所述磁极相角偏移θ两个输入值经过第一层隐藏层的权重计算得到的线性结果；

当输入的两个变量经过四层的隐藏层之后，得到四个输出量：导向电磁铁的电流大小I₁、导向电磁铁电流间断性的持续时间T₁和负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小I₂及持续时间T₂，

优选地，导向电磁铁产生的电流不是间断非连续的，其每次产生的电流通过BP神经网络实时计算得出。

优选地，悬挂式磁悬浮列车系统包括轨道系统、悬挂系统、控制系统和轿厢系统，所述控制系统包括驱动系统、导向系统、悬浮控制系统，轨道系统通过立柱悬于空中，轿厢系统通过悬挂系统悬挂在轨道系统的垂直下方，驱动系统和导向系统协同作用，驱动轿厢系统在轨道系统中前进。

本发明具有以下有益效果：

本发明对悬挂式磁悬浮走形系统的导向控制，采用矢量控制方法，通过位置偏移传感器测得悬挂式磁悬浮列车的偏移量，控制位于列车顶部中线处的导向电磁铁产生间断性的电流，此控制方法反应快，控制精度高，能使列车在保持稳定且稳定悬浮的情况下较快的恢复到正常位置，消除偏移。

附图说明

图1为本发明系统的导向控制的原理示意图。

图2为本发明系统的导向控制的列车是否偏移的示意图。

图3为本发明系统的导向控制流程图。

图4为本发明系统的导向控制的导向电磁铁安装位置示意图。

图5为本发明系统的导向控制的BP网络结构示意图。

图6为本发明系统的导向控制神经网络原理图。

图7为本发明系统的导向控制的导向力学分析示意图。

图8为本发明系统的导向控制的偏移量减少示意图。

图9是本发明的整体结构示意图。

图10是本发明的轨道系统、驱动系统和导向系统的组装关系图。

图11是本发明的倒U形抱轨的下端结构示意图。

图12是本发明的六组式的悬浮转向架的俯视图。

图13是本发明的四组式的悬浮转向架的俯视图。

图14是本发明的六个悬浮点的俯视图。

图15是本发明的四个悬浮点的俯视图。

图16是本发明的倒U形抱轨结构示意图。

附图标记列表：1—悬挂梁，2—天梁，3—轮轨，4—限高导轨，5—通电卡，6—侧部轮轨，7—导磁板，8—导向调整轮，9—悬浮转向架，10—吊杆接扣，11—空气弹簧接扣，12—空气弹簧，13—吊杆，14—底座，15—永磁体，16—中心永磁铁，17—绕组线圈，18—混合悬浮结构，19—承力扣，20—电磁导向结构，21—台柱，22—导向绕组线圈，23—斜凹槽，24—交叉感应回线，25—动子，26—定子，27—抱臂，28—稳定体，29—三角形悬挂构架，30—轿厢吊挂接扣，31—球绞结构，32—横梁，33—悬浮点，34—倒U形抱轨，35—轿厢本体，36—立柱，37—固定螺栓，38—三相交流绕线，39—升降架。

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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6，本发明实施例提供一种悬挂式磁悬浮走形系统的导向控制，采用矢量控制方法，包括控制器，执行器和传感器，所述控制器是含有矢量控制算法的，及时响应传感器传来的信息；所述执行器主要导向电磁铁和悬浮系统中负责悬浮的电磁铁。所述传感器主要包含位移偏移传感器和磁极相角检测传感器。

所述控制器采用DSP2812，DSP2812是TI公司新推出的功能强大的TMS320F2812的32位定点DSP，有150M/s的处理数据的速度，处理数据位数也从16位定点跃升到32位定点。最大的亮点是其拥有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD数据采集，使其对电机控制得心应手。再加上丰富的外设接口，如CAN、SCI等，在工控领域占有不少份额。TMS320F2812是基于代码兼容的C28x内核的新型高性能32位定点数字信号处理器，其代码与F24x/LF240x系列DSP代码及部分功能相兼容，C28x内核的指令执行周期达到了6.67ns，最高运行频率可以达到150MHz，保证了控制系统有足够的运算能力。此外，F2812集成有许多外设，提供了整套的片上系统，从降低了系统成本，实现更简单、高效的控制。其片上外设主要包括2×8路12位ADC(最快80ns转换时间)，2路SCI，1路SPI，1路McBSP，1路eCAN接口等，并带有两个事件管理模块(EVA、EVB)，分别包括6路PWM/CMP，2路QEP，3路CAP，2路16位定时器(或TxPWM/TxCMP)。另外，该器件还有3个独立的32位CPU定时器，以及多达56个独立编程的GPIO引脚。由此可见，F2812在具备数字信号处理器卓越的数据处理能力的同时，又具有适于控制的片内外设及接口，可广泛应用于各种高性能的系统控制中。F2812不同于F24xx系列DSP，它采用统一编址方式。芯片内部有18K的SARAM，包括MO、M1、L0、L1、H0共5个存储块。各存储块保持独立，可以在同一机器周期对不同的RAM块进行访问，从而减少流水线时延。而且F2812内部有128K字的FLASH，地址空间3D8000h～3F7FFFh，适用于低功耗、高性能的控制系统。此外F2812提供了外部存储器扩展接口(XINTF)，方便进行系统扩展，其寻址空间可以达到1MB。F2812有多种上电引导方式可供选择，可以通过设置GPIOF4、GPIOF12、GPIOF3、GPIOF2的不同状态进行DSP上电时的程序引导控制。因为本发明采用的是BP神经网络，涉及参数较多而悬挂式磁悬浮要求的实时性很高，所以采用此计算能力强，接口也较多，方便将接收到的信息及时迅速地处理，然后传输到执行器。

所述矢量控制算法具有响应快、控制精度高等动态特性，是70年代初西门子公司提出的。矢量控制计数的核心思想就是将定子的流量通过坐标变换转换为旋转坐标系下的励磁分量和推力分量，来准确的控制导向的直线同步电机。在有了矢量控制的直线同步电机下，磁极相角检测传感器的工作前提才有保障。

BP神经网络是基于误差反向传播的多层前向神经网络，学习精度高。BP神经网络都是非线性多层前向神经网络，由输入层、隐含层、输出层组成。其中隐含层可以是一层或多层，每一层神经元的个数也可不一样。BP神经网络的学习过程是由信号的前向计算和误差反向传播量部分组成。在BP神经网络的这种学习过程中，若输出层与期望输出不符，则转入方向传播过程，信号在正向传播和误差反向传播的各权值参数反复调整，直至网络输出的误差达到预先设定的值。本发明中，BP神经网络的输入层只有两个神经元，分别是位置移偏移传感器传输过来的偏移量和磁极相角检测传感器检测到直线电机的磁极相角。本发明的输出层有四个神经元，分别是导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间和负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小及持续时间。本发明的隐含层将含有四层，每一层的神经元个数为8，及隐藏层总共有32个隐藏的神经元，整个网络共有38个神经元。而且隐含层的激活函数采用Relu函数，即当输入值大于0时，输出值就等于输入值；当输入值小于0时，输出值就等于0，如公式2所示。如图4所示的BP神经网络结构所示，相邻两层之间的神经元，每个之间都有联系，由于神经元个数太多，线太多太复杂会影响观看所以并未将所有线画出，由于每个神经元之间都有联系，相邻两层的神经元的计算公式3所示。

f(W,x,b)＝Wx+b (1)

F(x)＝max(x,0) (2)

其中，

为第l层中第j个神经元的激活；σ为激活函数；z为线性结果；w为权重参数；b-偏差；k为(l-1)中神经元的个数。

神经网络上一层的输出，也就是上述公式中的激活，作为下一层的输入。

输入的两个变量：偏移量D，磁极相角θ；到第一个隐藏层可由下式表示：

到

就是两个输入值经过第一层隐藏层的权重计算得到的线性结果，再分别经过函数就能得到第一层的激活。

当输入的两个变量经过四层的隐藏层之后，得到四个输出量：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间和负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小及持续时间，分别对应I₁、T₁、I₂、T₂。

当输入的两个变量经过四层的隐藏层之后，得到四个输出量，这四个量将会由控制器DSP2812经过信号传输至执行器，相应的执行器将会行动起来，位于车顶的导向电磁铁和固定在车轨处的导向电磁铁将会接通电流，产出导向力，进行导向；与此同时维持稳定悬浮的电磁铁也将间断性的产生电流维持悬浮，逐步的减少偏移量，然后偏移量将继续经过负反馈通道反向传播调节隐藏层参数，直至偏移量减少到0。隐藏层的参数需要经过上千次甚至上万次的实验，进行训练，直至达到较好的效果。

所述的磁极相角检测传感器是用来检测悬挂式磁悬浮列车的直线同步电机的磁极相角。当磁极相角检测传感器与悬挂式磁悬浮列车一起沿轨道运行时，传感器与直线同步电机的定子齿槽的位置不断的发生变化，传感器的磁阻也在不断的变化，这样线圈的电感值就不断的发生变化，再利用谐振电路检测出传感器线圈在电感变化是两端电压的变化，从而检测到出传感器位于齿槽的位置。在悬挂式磁悬浮列车在启动时，在20km/h以内，也就是低速运行区。由于用于驱动悬挂式磁悬浮列车前进的直线同步电机的速度较低，可用磁极相角检测传感器检测到磁极相角的变化值。由于直线电机的直线运动方式，所以某一时间段内的磁极相角的变化值Δθ与这一时间段内的位移变化值Δs是对应的，由此可以推断出列车的速度。随着悬挂式磁悬浮列车速度的增加，磁极相角检测传感器的检测速度跟不上，这是就需要通过直线同步电机的定子电压与电流的实时检测对磁极相角及速度进行估算。然后将估算的悬挂磁悬浮列车的速度值传输到控制器中。

所述执行器中的导向电磁铁是安装在悬挂式磁悬浮列车车顶中线的位置，与安装在导轨中线处的电磁铁产生电磁力相互吸引，从而产生导向力。当位移偏移传感器检测到偏移量d，控制器经过计算产生结果传输到执行器中的，执行器中的位于悬挂式磁悬浮列车车顶的导向电磁铁和负责列车稳定悬浮的悬浮电磁铁都会接受到指令，产生激励电流使电磁铁产生磁力相互吸引。如图5中的二维平面上的力学分析所示，Fx和Fx’是一对相互吸引的电磁力，是有导轨处的电磁铁和悬挂式磁悬浮列车的导向电磁铁相互产生的，Fs是Fx在是垂直方向上的分力，而Fs是Fx在水平方向上的分力。由于Fx和Fx’是一对相互作用的力，所以Fx和Fx’大小相等，且方向相反。由此可知Fs和Fs’也是一对大小相等方向相反的力，Fs和Fs’也是一对大小相等方向相反的力。负责列车稳定悬浮的悬浮电磁铁一直都有一个为了稳定悬浮而产生的电磁力F。当导轨处的导向电磁铁一旦通电就产生Fx，这时相对应的垂直分力Fh也就伴随而生，为了保证磁悬浮列车能够稳定悬浮，悬浮电磁铁就同时产生一个额外的力，如图6中的红色标记的力，这个额外的力大小等于Fh，方向相反应指向外侧，是一对相斥的力，以此抵消Fx的垂直分力Fh。这样Fx就只剩水平分力Fs，Fs就是导向力，导轨处的导向电磁铁并不会一定，于是挂式磁悬浮列车车顶的导向电磁铁就会将列车往偏移量减少的方向移动。由于偏移量本就是非常小的一个量，如果持续通电直至测得偏移量为0，那么很有可能由于惯性又会出现反方向的偏移。于是就产生间断性的电流，逐渐的减小偏移量，也能避免因迅速导向而产生车体晃动。间断性的电流会因实时检测的偏移量的减少而保持的时间减短。每次短暂性的通电，产生一个导向力，只是持续的时间会因为偏移量的大小而改变。导向力与持续时间的乘积等于动量，也就是速度与质量的乘积。这个导向力是横向的，因此对于悬挂式磁悬浮在横向方向的动能分量会减小直至偏移量为零，也就是动量为零，并不会因为导向力而影响悬挂式磁悬浮列车的稳定悬浮及前进的速度。

本发明还提供一种悬挂式磁悬浮走形系统的导向控制的方法，包括如下步骤：

1)此方法是当悬挂式磁悬浮列车发动时就开始检测，位置偏移传感器从列车发动至停止都一直保持检测的状态。假设当悬挂式磁悬浮列车在运行中出现偏移时，位置偏移检测传感器就能检测出偏移量D。

2)位置偏移传感器将检测量传输至控制器，与此同时磁极相角检测器也将检测到的磁极相角值传输至控制器。

3)控制器中含有矢量控制算法和经过训练的BP神经网络，矢量控制算法维持直线同步电机的稳定控制；而BP神经网络将综合位置偏移传感器测得的偏移量与磁极相角检测传感器所测得磁极相角推算出大致的速度这两个量，经过隐藏层给出四个输出值：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮磁铁产生额外电路的间断性持续时间。并且将这四个量分传输至对应的执行器。

4)执行器主要包含位于悬挂式磁悬浮车顶的导向电磁铁和与之对应的位于导轨处的导向电磁铁，及悬挂式磁悬浮列车悬浮磁铁。执行器接收到了有控制器发出的指令，开始工作。位于车顶的导向电磁铁和固定在车轨处的导向电磁铁将会接通电流，产出导向力，进行导向；与此同时维持稳定悬浮的电磁铁也将间断性的产生电流维持悬浮。

5)经过一次短暂的导向力的导向，偏移量将减少，然后继续重复步骤1到4，直至检测到的偏移量减小到0。

本发明旨在提供一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，将导向电磁铁安装在悬挂式磁悬浮车顶中线处，采用位置偏移传感器测偏移量，用磁极相角检测传感器测直线同步电机的磁极相角，将这两种传感器测得的信息传输至控制器中，控制器中包含矢量控制算法和BP神经网络，其中矢量控制算法维持直线同步电机的稳定控制，而BP神经网络则将两个传感器的值作为输入，输出导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮磁铁产生额外电路的间断性持续时间，让相对应执行器执行，实现智能化导向，减小偏移量。

结合图9至图16，悬挂式磁悬浮列车系统包括轨道系统、悬挂系统、控制系统和轿厢系统，所述控制系统包括驱动系统、导向系统、悬浮控制系统，轨道系统通过立柱悬于空中，轿厢系统通过悬挂系统悬挂在轨道系统的垂直下方，驱动系统和导向系统协同作用，驱动轿厢系统在轨道系统中前进；控制系统还包括控制器、执行器和传感器，执行器包括一对分别位于车顶中线和与之对应导轨处的导向电磁铁，以及用于提供列车悬浮力的悬浮电磁铁；传感器包括位置偏移传感器和磁极相角传感器，控制器用于根据所述传感器检测的信息进行列车的导向控制，执行器用于执行所述控制器的控制指令。

轨道系统包括天梁2和倒U形抱轨34，倒U形抱轨34的开口向下，顶部与天梁2固定，悬挂系统设置在倒U形抱轨34中，包括悬浮转向架9，导向系统设置于悬浮转向架9的左右两侧与倒U形抱轨34对应侧的抱臂27内侧之间，悬浮转向架9靠近左右两侧位置设置有向上伸出的台柱21，台柱21与倒U形抱轨34的抱臂27之间设置有通电卡5，通电卡5为整个系统提供电源支撑。

倒U形抱轨34的顶部左右两侧的拐角处与对应的台柱21外侧拐角之间均设置有交叉感应回线24，每个台柱21的顶部均设置有限高导轨4，倒U形抱轨34的顶部对应位置设置有轮轨3，轮轨3与限高导轨4上下垂直对应配套；倒U形抱轨34的下端朝向内侧弯曲，形成一个平台，该平台上设置有底座14、永磁体15和稳定体28，底座14平铺在平台上，永磁体15平铺在底座14上，稳定体28位于倒U形抱轨34的抱臂27与平台之间的转角处，连接U形抱轨的抱臂27、底座14和永磁体15；悬浮转向架9的底部朝向永磁体15的一侧设置有混合悬浮结构18，混合悬浮结构18包括中心永磁体16，中心永磁体16的左右两侧设置有绕组线圈17；混合悬浮结构18与对应的底座14上的永磁体15形成一个悬浮点33。

驱动系统设置在轨道系统内，包括靠近倒U形抱轨34顶部的电机，悬浮转向架9的顶部设置有升降架39，升降架39的上方设置有斜凹槽23，斜凹槽23的中心凹槽左右两侧对称相向倾斜，电机的长定子26固定在倒U形抱轨34的内侧顶部，电机的动子25永磁板置于斜凹槽23的中心凹槽内。

轿厢系统包括轿厢本体35和设置在轿厢本体35顶部设置有若干根轿厢吊杆13，轿厢吊杆13的顶端和底端均设置有吊杆13接扣10，通过吊杆13衔接悬浮转向架9与轿厢。立柱36的顶部朝向一侧弧形过渡形成形成水平的悬挂梁1，天梁2悬挂在悬挂梁1下方，立柱36的底部与地面接触，且通过固定螺栓37与地面固定。轿厢吊杆13之间设置有若干个空气弹簧12，空气弹簧12从悬浮转向架9的一侧倾斜链接到轿厢本体35的相对侧，悬浮转向架9的中间也设置空气弹簧12接扣11(机顶盒的前后各一个)，连接转向架和轿厢前后(行进方向为前)从轿厢吊杆13的顶端连接到另一个轿厢吊杆13的底端；轿厢本体35的顶部设置有轿厢机顶盒，轿厢机顶盒通过机顶盒控件固定在轿厢本体35的顶部，轿厢机顶盒设置有若干个空气弹簧12，该空气弹簧12沿轿厢本体35前进方向倾斜，且其上端通过空气弹簧12接扣11与悬浮转向架9连接。

导向系统包括导向机械结构和辅助导向结构，导向机械结构设置有轿厢吊挂接扣30，吊杆13接扣10与轿厢吊挂接扣30连接，导向机械结构包括一组或两组三角形悬挂构架29，当为一组三角形悬挂构架29时，三角形悬挂构架29沿轨道延伸方向布置，三角形悬挂构架29的每个顶点均设置有球绞结构31，在三角形悬挂构架29的两端设置有与轨道延伸方向垂直的横梁32，三角形悬挂构架29通过与横梁32的中心或者两侧连接，每个横梁32的两端均位于悬浮点33上方；每个悬浮点通过承力扣19与悬浮转向架9连接。当三角形悬挂构架29有两组时，三角形悬挂构架29的一个短边相对布置，且沿轨道延伸方向布置，三角形悬挂构架29的每个顶点均设置有球绞结构31，在三角形悬挂构架29的两端设置有与轨道延伸方向垂直的水平布置的横梁32，三角形悬挂构架29相对布置的短边公用一个横梁32，三角形悬挂构架29通过与横梁32的中心或者两侧连接，每个横梁32的两端均位于悬浮点33上方；辅助导向结构位于悬浮转向架9的左右两侧与对应的倒U形抱轨34的左右两侧抱臂27内侧之间，包括电磁导向结构20和机械导向结构，电磁导向结构20包括设置在悬浮转向架9两侧的导向绕组线圈22和设置在抱臂27内侧的导磁板7，所述导向绕组线圈22和导磁板7相对设置，机械导向结构包括设置在悬浮转向架9两侧的导向调整轮8和设置在抱臂27内侧的侧部轮轨6，导向调整轮8和侧部轮轨6相对设置，导向调整轮8和侧部轮轨6有两组，分别位于对应的导向绕组线圈22和导磁板7的上下两侧。

为了具体阐述该本发明的具体实施方式，以上零部件及设备存在较为详细地描述，但并不代表本产品的具体化。在上述包括：直线电机感应板、导电线，导向结构的选用，系统控制器及车载设备等均可根据具体营运环境、场合等选取较为合理地具体方案。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)当悬挂式磁悬浮列车启动时，位置偏移传感器开始实时检测列车的导向电磁铁偏移量，磁极相角传感器开始实时检测直线电机的磁极相角偏移量；

2)位置偏移传感器和磁极相角传感器分别将检测数据传递给控制器，如果检测数据中导向电磁铁偏移量不为0，则进入步骤3)；

3)控制器将所述导向电磁铁偏移量和所述磁极相角偏移量作为BP神经网络的输入，计算得到四个输出值：导向电磁铁的电流大小、导向电磁铁电流间断性的持续时间、悬浮电磁铁需额外产生的电流大小、悬浮电磁铁产生额外电流的间断性持续时间，并且将所述四个输出值传输至执行器；

4)执行器接收到了由控制器发出的指令后，位于车顶的导向电磁铁和固定在导轨处的导向电磁铁接通电流，生成导向力进行导向；悬浮电磁铁根据控制器的指令间断性的产生电流维持悬浮；

5)重复步骤1)到4)，直至检测到的偏移量减小到0。

2.如权利要求1所述的一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，其特征在于，步骤3)中BP神经网络相邻两层的神经元的计算公式为

其中，

为第l层中第j个神经元的激活；σ为激活函数；z为线性结果；w为权重参数；b为偏差；k为l-1层中神经元的个数；

将导向电磁铁偏移量D和所述磁极相角偏移量θ输入到第一个隐藏层,由下式表示：

其中，

到

为导向电磁铁偏移量D和所述磁极相角偏移量θ两个输入值经过第一层隐藏层的权重计算得到的线性结果；

当输入的两个变量经过四层的隐藏层之后，得到四个输出量：导向电磁铁的电流大小I₁、导向电磁铁电流间断性的持续时间T₁和负责悬浮的电磁铁需额外产生的电流大小I₂及持续时间T₂，

3.如权利要求1所述的一种悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法，其特征在于，所述悬挂式磁悬浮列车系统包括轨道系统、悬挂系统、控制系统和轿厢系统，所述控制系统包括驱动系统、导向系统、悬浮控制系统，轨道系统通过立柱悬于空中，轿厢系统通过悬挂系统悬挂在轨道系统的垂直下方，驱动系统和导向系统协同作用，驱动轿厢系统在轨道系统中前进。

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