CN109094421A - 悬挂式磁悬浮列车的多点协同悬浮控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种悬挂式磁悬浮列车的多点协同悬浮控制系统，该系统包括压力传感器、车载总控系统、悬浮控制器、四组执行单元，每组执行单元包括车载悬浮装置、悬浮斩波器、加速度传感器、间隙传感器、电流传感器；车载悬浮装置包括电磁调节模块和永磁模块；车载悬浮装置和永磁磁轨产生排斥力为列车提供主要悬浮力，车载悬浮装置的电磁调节模块的作用是辅助悬浮负责增加阻尼、消除震动，协同控制实现电气解耦使列车在额定悬浮间隙稳定悬浮。

Description

悬挂式磁悬浮列车的多点协同悬浮控制系统
技术领域
本发明涉及悬挂式磁浮走行系统多点协同悬浮控制系统，主要基于一种永磁体四点悬浮提供主要悬浮力，四个电磁调节装置辅助悬浮的协同悬浮控制系统。
背景技术
悬挂式磁悬浮列车的轨道在列车上方，由钢梁或者混凝土浇筑的立柱支撑在空中。此种悬挂式磁悬浮列车是依靠安装在悬挂车厢转向架上的永磁模块与安装在轨道梁里面的永磁磁轨之间产生排斥力使列车在轨道梁上运行的新型交通工具，以其绿色无污染、安全舒适、地形适应力强受到广泛的关注。悬挂式磁悬浮列车转向架的四端安装的永磁模块与轨道梁上的永磁磁轨构成悬挂列车的悬浮系统，但是该系统是一个不稳定的系统，极易受到外界的干扰产生振动且该振动持续时间长很难使其稳定，必须通过反馈控制使悬挂列车的悬浮保持稳定。但是悬挂式磁悬浮列车的转向架是有一定刚性的，四个永磁模块均匀安装在转向架的四角，彼此之间是有耦合的。协同控制四个永磁模块使转向架的四端都在同一悬浮高度，是衡量悬挂式磁悬浮列车悬浮性能的重要指标。协同控制四点悬浮取决于悬浮控制方法，悬浮控制方法最重要的是设计一个悬浮控制系统，该悬浮控制系统通过当前列车的悬浮状态，调节电磁调节装置的电流达到控制列车的悬浮高度的目标，使列车在额定的悬浮高度运行，进而实现列车的稳定悬浮。
悬挂式磁悬浮列车的转向架结构如图1所示，每个悬挂式磁悬浮列车的车厢吊挂在一个转向架上，在每个转向架上安装有四个车载悬浮装置，车载悬浮装置安装在图1所示的A、B、C、D这四个位置处。车载悬浮装置如图2所示，车载悬浮装置的中间部分为永磁模块，永磁模块的两边为电磁调节模块，一个永磁模块和两个电磁调节模块构成一个车载悬浮装置。车载悬浮装置间通过转向架的构架和横梁相连。每个车载悬浮装置的控制量不但与自身的反馈量有关，而且还与其余的三个车载悬浮装置的反馈量直接相关，通过改变各个车载悬浮装置的控制电压的办法消除磁极间的机械耦合。目前采用的悬浮控制方法是单电磁铁控制方法，该方法在磁悬浮列车的长宽比较大时，每个悬浮端的耦合相对较弱，对于稳定悬浮不会造成太大影响。将转向架上的四个车载悬浮装置视为四个独立的被控对象，每个车载悬浮装置都有一个独立的悬浮控制器，四个车载悬浮装置需要四个悬浮控制器。四个车载悬浮装置分别需要一组独立的悬浮传感器，每组悬浮传感器对应一个悬浮控制器。悬浮传感器均包括一个间隙传感器、一个加速度传感器和一个电流传感器。间隙传感器用于测量列车的悬浮高度，加速度传感器用于测量车载悬浮装置竖直运动加速度，电流传感器用于测量车载悬浮装置的电磁调节模块中的电流。每组悬浮传感器测量得到的信号(悬浮间隙信号、加速度信号、电流信号)以模拟信号的形式通过信号线传输到悬浮控制器，悬浮控制器通过传感器传来的悬浮状态信号和车载指令信号，计算出控制量，可以控制电磁调节模块中电流大小，进而控制车载悬浮装置的电磁力大小。但是，当悬浮列车的长宽尺寸较小，安装了四个车载悬浮装置的转向架是一个刚体，A、B、C、D端的运动状态会通过力耦合的方式相互影响，各个悬浮端的耦合很强，单独电磁铁的控制方法就会造成震荡，整个悬浮系统受到外界扰动后难以稳定或者需要经过很长时间才能进入稳定状态。
发明内容
本发明的目的是给一种悬挂式磁悬浮列车提供一种多点协同悬浮控制系统，此种悬挂式磁悬浮列车是由安装在如图1所示转向架A、B、C、D四处的车载悬浮装置和永磁磁轨产生排斥力为列车提供主要悬浮力，车载悬浮装置的电磁调节模块的作用是辅助悬浮负责增加阻尼、消除震动，协同控制实现电气解耦使列车在额定悬浮间隙稳定悬浮。具体采用如下技术方案：
一种悬挂式磁悬浮列车的多点协同悬浮控制系统，所述悬挂式磁悬浮列车包括轨道单元、悬挂单元、驱动单元、导向单元和轿厢单元，轨道单元通过立柱悬于空中，轿厢单元通过悬挂单元悬挂在轨道单元的垂直下方，驱动单元和导向单元协同作用，驱动轿厢单元在轨道单元中前进；
所述多点协同悬浮控制系统包括压力传感器、车载总控系统、悬浮控制器、四组执行单元，每组执行单元包括车载悬浮装置、悬浮斩波器、加速度传感器、间隙传感器、电流传感器；车载悬浮装置包括电磁调节模块和永磁模块；所述加速度传感器用于测量所述车载悬浮装置的竖直运动加速度；所述间隙传感器用于测量所述车载悬浮装置的悬浮间隙；所述电流传感器套在所述悬浮斩波器的输出导线上，用于测量电磁调节模块的悬浮电流；
所述加速度传感器、间隙传感器、电流传感器的测量信息传输给悬浮控制器；悬浮控制器根据所述测量信息和车载总控系统的额定悬浮间隙指令分别计算出四个车载悬浮装置的控制量，将四个所述控制量分别输入到四个所述悬浮斩波器，控制四个所述电磁调节模块的电流大小，进而控制四个所述车载悬浮装置的悬浮力大小。
优选地，压力传感器悬挂安装在车厢内，压力传感器通过CAN总线向车载总控系统发送压力信号，压力与悬浮间隙的映射关系为
其中，h为悬浮间隙，Ag为永磁体的磁极面积，α为修正系数，m为悬挂式车厢的质量，g为重力加速度，N为压力，Bg为永磁体的磁化强度；
车载总控系统根据所述映射关系确定额定的悬浮间隙，车载总控系统将该额定悬浮间隙信号通过电缆发送给悬浮控制器。
优选地，悬浮控制器根据四个车载悬浮装置A、B、C、D的悬浮间隙、竖直运动加速度，以及车载悬浮装置的电磁调节模块的悬浮电流分别计算出四个电磁调节模块a、b、c、d的控制量PWM.a、PWM.b、PWM.c、PWM.d:
PWM.a＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a1dt+p4i1
s1,s2,s3,s4分别为车载悬浮装置A、B、C、D处的悬浮间隙，s0为额定悬浮间隙，a1为车载悬浮装置A的竖直运动方向加速度，i1为电磁调节模块a中的电流，p1为比例系数，p2为间隙积分反馈系数，p3为微分系数，p4为电流环比例系数；
PWM.b＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a2dt+p4i2
其中，a2为车载悬浮装置B的竖直运动方向加速度，i2为电磁调节模块b中的电流；
PWM.c＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a3dt+p4i3
其中，a3为车载悬浮装置C的竖直运动方向加速度，i3为电磁调节模块c中的电流；
PWM.d＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a4dt+p4i4
其中，a4为车载悬浮装置D的竖直运动方向加速度，i4为电磁调节模块d中的电流。
本发明可以达到以下的技术效果：
1、本发明的车载悬浮装置由永磁模块与永磁轨间的排斥力提供主要悬浮力，电磁调节模块辅助悬浮，负责增加阻尼、消除震动，达到悬浮间隙的稳定。只有当A、B、C、D四个车载悬浮装置中存在不在额定悬浮间隙悬浮时才启动电磁调节模块调节，通常情况下电磁调节模块中都是小电流微调，所以耗能低，电磁调节模块的发热量也比传统的纯电磁悬浮调节少。这种控制方法由于电磁调节模块发热量少可以给悬浮传感器提供了一个较好的工作环境。
2、本发明根据列车的载重设定列车的额定悬浮间隙，此方法充分的运用永磁模块和永磁磁轨提供主要悬浮力的特性，最大限度的让永磁模块和永磁磁轨的排斥力给列车提供悬浮力，最大限度的发挥了电磁调节模块的微调作用。
3、A、B、C、D四个车载悬浮装置中的电磁调节模块若有一个出现问题，对于其他三个电磁调节模块不会造成太大影响。因为本悬挂式磁悬浮系统是由永磁模块与永磁磁轨的排斥力提供主要悬浮力的，当其中一个电磁调节模块出现问题，其他三个电磁调节模块依然可以提供辅助调节的作用。
附图说明
图1是本发明悬挂式磁悬浮列车的转向架示意图。
图2是本发明车载悬浮装置的结构示意图。
图3是本发明悬挂式磁悬浮列车的车载悬浮装置在转向架上的空间位置示意图。
图4是本发明悬挂式磁悬浮列车转向架与轨道梁的截面图。
图5是本发明悬挂式磁悬浮列车途经各站点的位置示意图。
图6是本发明悬挂式磁悬浮列车转向架的运动示意图。
图7是本发明悬挂式磁悬浮列车转向架的扭曲运动示意图。
图8是本发明的四点协同悬浮控制系统结构示意图。
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
图1是本发明悬挂式磁悬浮列车的转向架示意图。车载悬浮装置安装在转向架A、B、C、D四个位置，车载悬浮装置间通过转向架的构架和横梁连接成一个整体。
图2是本发明悬挂式磁悬浮列车的车载悬浮装置示意图。车载悬浮装置由电磁调节模块和永磁模块组合构成一个整体，通过调节电磁调节模块中的电流大小，进而调节电磁调节模块电磁力的大小，最终达到控制车载悬浮装置与永磁磁轨排斥力的目的。每节悬挂车厢有一个悬浮架，每个悬浮转向架9的A、B、C、D四端各安装一个车载悬浮装置，每个悬浮架安装四个车载悬浮装置。
图3是车载悬浮装置安装在转向架上后的空间示意图。四个车载悬浮装置通过螺丝或者铆钉固定在转向架9的A、B、C、D四个位置处。悬挂式磁悬浮列车的主要悬浮力是由安装在转向架9上的A、B、C、D四个车载悬浮装置的永磁模块和永磁磁轨间的排斥力提供；车载悬浮装置中的电磁调节模块作用是增加永磁模块与磁轨间的阻尼，消除列车的震动，协同控制A、B、C、D四端实现电气解耦使列车在额定悬浮间隙稳定悬浮。此种悬挂式悬浮系统是由车载悬浮装置上的永磁模块与永磁磁轨的排斥力提供主要悬浮力，车载悬浮装置上的电磁调节模块辅助悬浮使悬浮系统达到平稳悬浮的状态。A、B、C、D四个车载悬浮控制装置各自安装一组独立悬浮传感器，四组悬浮传感器分别编号为A1、B1、C1、D1；A1、B1、C1、D1四组悬浮传感器的输出信号均通过电缆传输到同一个悬浮控制器。该悬浮控制器结合来自A1、B1、C1、D1四组悬浮传感器的悬浮状态(悬浮间隙、车载悬浮装置竖直运动加速度和电磁调节模块的电流)以及来自车载总控系统的额定悬浮间隙指令计算A、B、C、D四个车载悬浮装置的控制量。将该悬挂式磁悬浮走行系统设定一个最小悬浮间隙dmin，悬浮系统的悬浮间隙不能小于设定的最小悬浮间隙dmin。
悬挂车厢内安装一个压力传感器，压力传感器通过CAN总线向车载总控系统发送压力信号，压力与悬浮间隙的映射关系为
其中，h为悬浮间隙，Ag为永磁体的磁极面积，α为修正系数取α＝3，m为悬挂式车厢的质量，g为重力加速度，N为压力，Bg为永磁体的磁化强度。车载总控系统根据压力信号与悬浮间隙的这种映射关系确定额定的悬浮间隙，车载总控系统将该额定悬浮间隙信号通过电缆发送给悬浮控制器。列车运行的额定悬浮间隙会随着列车载重的变化而变化。列车运行的额定悬浮间隙不能小于设定的最小悬浮间隙dmin，列车的最小悬浮间隙对应列车的最大载重，也就是列车不能在超重状态下运行。
图4是悬挂式磁悬浮列车转向架与轨道梁的截面图。安装在列车转向架上的车载悬浮装置以额定的悬浮间隙悬浮在永磁磁轨的正上方。转向架两侧安装有导向轮给列车起到导向的作用，同时导轮也限定了转向架在x方向的运动。
图5是悬挂式磁悬浮列车途经各站点的位置示意图。本悬浮系统是由车载悬浮装置的永磁模块与永磁磁轨的排斥力提供主要悬浮力，车载悬浮装置的电磁调节模块仅仅只是起到微调的作用使列车稳定悬浮在额定的悬浮间隙。列车在开始每天的工作时设定一个额定的悬浮间隙D0,当列车在车站I上下完乘客后压力传感器通过CAN总线向车载总控系统发送压力信号，如果列车超重则触发报警装置提示列车超重；如果列车没有超重，车载总控系统将根据载重与悬浮间隙的映射关系向悬浮控制器发送额定悬浮间隙信号D1。车站I到车站II之间没有乘客上下车，列车的载重没有改变，也就是列车在从车站I到车站II这段运行路程的额定悬浮间隙都是D1；当列车停靠在车站II并完成乘客上下车后，通过CAN总线向车载总控系统发送压力信号，如果列车超重则触发报警装置提示列车超重；如果没有超重，车载总控系统将根据载重与悬浮间隙的映射关系向悬浮控制器发送额定悬浮间隙信号D2，同样的车站II到车站III之间没有乘客上下车，列车的载重没有改变，列车从车站II到车站III以额定悬浮间隙D2运行。每个站点达到下一站点的额定悬浮间隙的设定依次类推。
图6是本发明悬挂式磁悬浮列车转向架的运动示意图。列车运行方向为x轴方向。列车转向架在轨道梁里面的运动有四种，第一种运动为沿z轴方向的上下运动，第二种运动为绕x轴的翻滚运动，第三种运动为绕y轴的俯仰运动，第四种运动为A、B、C、D四个车载悬浮装置受力不均匀所造成的扭曲运动，如图7所示。当列车在车站I上下完乘客后达到车站II之前的这段行驶路程是没有乘客上下车的，所以在这段运行路程中列车的载重是没有变化的，所在列车从车站I到车站II列车的额定悬浮间隙是一个定值。当列车到达车站II重新上下乘客后列车的载重发生改变，列车从车站II到车站III这段运行路程将以新的额定悬浮间隙运行。列车的额定悬浮间隙不是固定不变的，而是随着列车载重的变化而改变的，列车载重越重额定悬浮间隙就越小，列车载重越轻额定悬浮间隙越大。悬浮控制器根据A、B、C、D四个车载悬浮装置的悬浮间隙，以及车载悬浮装置的电磁调节模块的电流和加速度分别计算出电磁调节模块a、b、c、d的控制量PWM.a、PWM.b、PWM.c、PWM.d:
PWM.a＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a1dt+p4i1
s1,s2,s3,s4分别为车载悬浮装置A、B、C、D处的悬浮间隙，s0为额定悬浮间隙，a1为车载悬浮装置A的竖直运动方向加速度，i1为电磁调节模块a中的电流，p1为比例系数，p2为间隙积分反馈系数，p3为微分系数，p4为电流环比例系数；
PWM.b＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a2dt+p4i2
其中，a2为车载悬浮装置B的竖直运动方向加速度，i2为电磁调节模块b中的电流；
PWM.c＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a3dt+p4i3
其中，a3为车载悬浮装置C的竖直运动方向加速度，i3为电磁调节模块c中的电流；
PWM.d＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a4dt+p4i4
其中，a4为车载悬浮装置D的竖直运动方向加速度，i4为电磁调节模块d中的电流。
此种悬挂式磁悬浮列车四点协同控制方法的主要特征是将A、B、C、D四个车载悬浮装置的间隙平均值进行稳定控制，使得四个车载悬浮装置的悬浮间隙保持在额定悬浮间隙悬浮。将PWM.a以PWM(脉冲宽度调制)波形式传输给电磁调节模块a的悬浮斩波器A,控制电磁调节模块a的电流大小，从而控制电磁调节模块a的电磁力大小，保证车载悬浮装置A在额定悬浮间隙悬浮；将PWM.b同样以PWM波形式传输给电磁调节模块b的悬浮斩波器B,控制电磁调节模块b的电流大小，从而控制电磁调节模块b的电磁力大小，保证车载悬浮装置B在额定悬浮间隙悬浮；将PWM.c以PWM波形式传输给电磁调节模块c的悬浮斩波器C,控制电磁调节模块c的电流大小，从而控制电磁调节模块c的电磁力大小，保证车载悬浮装置C在额定悬浮间隙悬浮；将PWM.d以PWM波形式传输给电磁调节模块d的悬浮斩波器D,控制电磁调节模块d的电流大小，从而控制电磁调节模块d的电磁力大小，保证车载悬浮装置D在额定悬浮间隙悬浮。此种悬浮控制方法能耗低，只有当A、B、C、D四个车载悬浮装置存在一个或一个以上车载悬浮装置不在额定悬浮间隙悬浮时才需启动电磁调节模块进行调节，当A、B、C、D四个车载悬浮装置都在额定悬浮间隙悬浮时不需要启动电磁调节模块进行调节。
悬浮控制器需要将列车运行过程中的悬浮状态(悬浮间隙、电磁调节装置的电流、运动加速度)通过CAN总线实时传输给车载总控系统。车载总控系统接收到悬浮状态后，在判断出现故障时采取相应的紧急措施。比如当压力传感器通过CAN总线向车载总控系统接发送压力信号，当列车超重时将会触发报警装置。同时车载总控系统还需要用电缆与悬浮控制器相连接，通过车载总控系统向悬浮控制器发送复位(RESET)、额定悬浮间隙(RSC)等指令。
悬浮控制器由滤波电路模块、信号调理模块、A/D转换模块、外部扩展存储模块、驱动电路模块、DSP模块组成。
A1、B1、C1、D1四组悬浮传感器中的间隙传感器将其分别测量得到的悬浮间隙以电压模拟信号输出；A1、B1、C1、D1四组悬浮传感器中的加速度传感器分别测量A、B、C、D四个车载装置竖直方向的运动加速度，输出电压型模拟信号；A1、B1、C1、D1四组悬浮传感器中电流传感器分别测量A、B、C、D四个车载悬浮装置中a、b、c、d四个电磁调节模块的悬浮电流，输出电流型模拟信号。间隙传感器、加速度传感器和电流传感器输出的信号均要传输到滤波电路模块进行适当处理，最终转换为数字信号。信号经过滤波电路模块滤波后，还需要经过信号调理模块进行适当调理，使信号的电流或电压满足A/D转换器输入端的输入要求；从信号调理模块中输出的信号进入A/D转换模块进行模—数转换；从A/D转换模块输出的数字信号进入到第一块DSP芯片中，第一块DSP芯片主要作用是数据采集及预处理，并将数据存入外部扩展存储模块；第二块DSP芯片从外部扩展存储模块提取数据并进行算法的分析和数据的计算，输出对应的PWM波到驱动电路进行放大然后输入到对应的a、b、c、d四个电磁调节模块。
图8是本发明的四点协同悬浮控制系统结构示意图。悬浮控制系统由悬浮传感器组A1、悬浮斩波器A、悬浮传感器组B1、悬浮斩波器B、悬浮传感器组C1、悬浮斩波器C、悬浮传感器组D1、悬浮斩波器D、压力传感器和车载总控系统组成。四组悬浮传感器A1、B1、C1、D1各包括一个加速度传感器、一个间隙传感器和一个电流传感器。A、B、C、D四个加速度传感器分别测量四个车载悬浮装置的竖直运动加速度；A、B、C、D四个间隙传感器分别测量四个车载悬浮装置的悬浮间隙；A、B、C、D四个电流传感器分别套在四个悬浮斩波器的输出导线上，用于测量电磁调节模块a、b、c、d的悬浮电流。悬浮传感器组A1将车载悬浮装置A的悬浮间隙、悬浮电流和运动加速度以模拟信号的形式通过电缆传输给悬浮控制器；悬浮传感器组B1将车载悬浮装置B的悬浮间隙、悬浮电流和运动加速度以模拟信号的形式通过电缆传输给悬浮控制器；悬浮传感器组C1将车载悬浮装置C的悬浮间隙、悬浮电流和运动加速度以模拟信号的形式通过电缆传输给悬浮控制器；悬浮传感器组D1将车载悬浮装置D的悬浮间隙、悬浮电流和运动加速度以模拟信号的形式通过电缆传输给悬浮控制器,悬浮控制器根据A1、B1、C1、D1四组悬浮传感器的悬浮状态和车载总控系统的额定悬浮间隙(RSC)指令分别计算出A、B、C、D四个车载悬浮装置的控制量PWM.a、PWM.b、PWM.c、PWM.d，然后将这四个控制量分别输入到悬浮斩波器A、悬浮斩波器B、悬浮斩波器C、悬浮斩波器D，控制电磁调节模块a、电磁调节模块b、电磁调节模块c、电磁调节模块d的电流大小，从而控制车载悬浮装置A、B、C、D的悬浮力大小，使得转向架A、B、C、D四端稳定悬浮于额定悬浮间隙。悬浮控制器通过CAN总线将悬浮状态实时发送给车载总控系统，车载总控系统发现悬浮状态异常时会采取相关的应急措施。当列车每到一个站上下完乘客后，车载总控系统将根据载重通过电缆向A、B、C、D四个悬浮控制器发送额定悬浮间隙信号。
结合图9至图16，本发明的悬挂式磁悬浮列车具体结构还包括轨道单元、悬挂单元、驱动单元、导向单元和轿厢单元，轨道单元通过立柱悬于空中，轿厢单元通过悬挂单元悬挂在轨道单元的垂直下方，驱动单元和导向单元协同作用，驱动轿厢单元在轨道单元中前进。
轨道单元包括天梁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，悬挂单元设置在倒U形抱轨34中，包括悬浮转向架9，导向单元设置于悬浮转向架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。
驱动单元设置在轨道单元内，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。
轿厢单元包括轿厢本体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。
导向单元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的多点协同悬浮控制系统，所述悬挂式磁悬浮列车包括轨道单元、悬挂单元、驱动单元、导向单元和轿厢单元，轨道单元通过立柱悬于空中，轿厢单元通过悬挂单元悬挂在轨道单元的垂直下方，驱动单元和导向单元协同作用，驱动轿厢单元在轨道单元中前进；
其特征在于，所述多点协同悬浮控制系统包括压力传感器、车载总控系统、悬浮控制器、四组执行单元等，每组执行单元包括车载悬浮装置、悬浮斩波器、加速度传感器、间隙传感器、电流传感器；车载悬浮装置包括电磁调节模块和永磁模块；所述加速度传感器用于测量所述车载悬浮装置的竖直运动加速度；所述间隙传感器用于测量所述车载悬浮装置的悬浮间隙；所述电流传感器套在所述悬浮斩波器的输出导线上，用于测量电磁调节模块的悬浮电流；
所述加速度传感器、间隙传感器、电流传感器的测量信息传输给悬浮控制器；悬浮控制器根据所述测量信息和车载总控系统的额定悬浮间隙指令分别计算出四个车载悬浮装置的控制量，将四个所述控制量分别输入到四个所述悬浮斩波器，控制四个所述电磁调节模块的电流大小，进而控制四个所述车载悬浮装置的悬浮力大小。
2.如权利要求1所述的一种悬挂式磁悬浮列车的多点协同悬浮控制系统，其特征在于，
压力传感器悬挂安装在车厢内，压力传感器通过CAN总线向车载总控系统发送压力信号，压力与悬浮间隙的映射关系为
其中，h为悬浮间隙，Ag为永磁体的磁极面积，α为修正系数，m为悬挂式车厢的质量，g为重力加速度，N为压力，Bg为永磁体的磁化强度；
车载总控系统根据所述映射关系确定额定的悬浮间隙，车载总控系统将该额定悬浮间隙信号通过电缆发送给悬浮控制器。
3.如权利要求1所述的一种悬挂式磁悬浮列车的多点协同悬浮控制系统，其特征在于，
悬浮控制器根据四个车载悬浮装置A、B、C、D的悬浮间隙、竖直运动加速度，以及车载悬浮装置的电磁调节模块的悬浮电流分别计算出四个电磁调节模块a、b、c、d的控制量PWM.a、PWM.b、PWM.c、PWM.d:
PWM.a＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a1dt+p4i1
s1,s2,s3,s4分别为车载悬浮装置A、B、C、D处的悬浮间隙，s0为额定悬浮间隙，a1为车载悬浮装置A的竖直运动方向加速度，i1为电磁调节模块a中的电流，p1为比例系数，p2为间隙积分反馈系数，p3为微分系数，p4为电流环比例系数；
PWM.b＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a2dt+p4i2
其中，a2为车载悬浮装置B的竖直运动方向加速度，i2为电磁调节模块b中的电流；
PWM.c＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a3dt+p4i3
其中，a3为车载悬浮装置C的竖直运动方向加速度，i3为电磁调节模块c中的电流；
PWM.d＝p1(s1234-s0)+p2∫(s1234-s0)dt+p3∫a4dt+p4i4
其中，a4为车载悬浮装置D的竖直运动方向加速度，i4为电磁调节模块d中的电流。
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