CN113525098A - 一种磁浮车辆的悬浮控制方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁浮车辆的悬浮控制方法，用于控制所述磁浮车辆的悬浮高度，所述悬浮控制方法包括：获取所述磁浮车辆的至少一个悬浮参数，所述悬浮参数用于指示所述磁浮车辆的悬浮过程表现或控制过程表现；诊断每一悬浮参数是否异常；以及基于所述悬浮参数的诊断结果对应地调整对应于所述悬浮参数的输入参数修正值。

Description

一种磁浮车辆的悬浮控制方法及其装置
技术领域
本发明涉及磁浮车辆控制领域，尤其涉及一种磁浮车辆的悬浮控制方法及其装置。
背景技术
磁浮车辆是一种现代高科技轨道交通工具，通过电磁力实现车辆与轨道之间的无接触悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引车辆运行。磁浮车辆主要由悬浮导向系统、牵引供电系统和运行控制系统组成。其中，高速磁浮车辆采用独立的悬浮系统与导向系统，低速磁浮采用悬浮导向一体式结构。常导吸力型悬浮系统的工作原理是：磁浮车辆底部安装有电磁铁(含线圈绕组)，电磁铁磁极位于线路导轨正下方，导轨采用导磁材料，当电磁铁通电后与导轨之间产生电磁吸力，从而使磁浮列车悬浮起来。
利用电磁悬浮系统取代传统列车的轮轨支撑系统后，不存在轮轨摩擦与粘着问题，具有噪声低、平稳舒适、爬坡能力强、运行速度更高等特点。
现有的磁浮车辆的悬浮系统采用机械解耦后多个独立悬浮点的工作方式，安全冗余研究主要包括供电电网冗余、悬浮传感器冗余、搭接结构冗余、控制电路冗余等，这些举措极大的提高了悬浮系统的可靠性。不足之处是，这些安全冗余方法大多是基于硬件结构的冗余，一旦悬浮系统内某一个环节的所有冗余通道同时故障(例如悬浮点所有加速度传感器故障)，则该悬浮点的悬浮功能将失效，严重影响磁浮车辆安全运行。因此，有必要从悬浮控制软件方面研究安全冗余方案，提高容错控制能力。
为解决上述问题，本发明旨在提出一种磁浮车辆的悬浮控制方法及其装置。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的一方面，提供了一种磁浮车辆的悬浮控制方法，用于控制所述磁浮车辆的悬浮高度，所述悬浮控制方法包括：获取所述磁浮车辆的至少一个悬浮参数，所述悬浮参数用于指示所述磁浮车辆的悬浮过程表现或控制过程表现；诊断每一悬浮参数是否异常；以及基于所述悬浮参数的诊断结果对应地调整对应于所述悬浮参数的输入参数修正值。
更进一步地，所述悬浮参数包括悬浮间隙检测值和所述磁浮车辆的垂向加速度检测值，所述诊断每一悬浮参数是否异常包括：基于所述悬浮间隙检测值和所述垂向加速度检测值分别计算出所述磁浮车辆的垂向速度的第一计算值和第二计算值；基于所述第一计算值和所述第二计算值确定一决策量；响应于所述决策量大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值异常；以及响应于所述决策量不大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值正常。
更进一步地，所述基于所述悬浮参数的诊断结果对应地调整对应于所述悬浮参数的输入参数修正值包括：响应于所述垂向加速度检测值异常，输入所述第一计算值以作为所述磁浮车辆的垂向速度修正值；以及响应于所述垂向加速度检测值正常，调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值，其中，v1为所述第一计算值，v2为所述第二计算值，k1和k2分别为所述第一计算值v1和所述第二计算值v2的权重参数，vg为垂向速度修正值。
更进一步地，所述调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值包括：分别计算确定所述第一计算值和所述第二计算值相对于前一垂向速度修正值的偏差以得到第一偏差和第二偏差；响应于所述第一偏差和所述第二偏差中的任意一者大于预设偏差阈值，将大于预设偏差阈值的一者对应的计算值的权重参数设置为0，将另一者对应的计算值的权重参数设置为1；以及响应于所述第一偏差和所述第二偏差均不大于所述预设偏差阈值，将所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数均设置为0.5。
更进一步地，所述调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值包括：根据所述悬浮间隙检测值相对于目标悬浮间隙值的偏差值调节所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数，其中，所述第一计算值的权重参数与所述偏差值正相关，所述第二计算值的权重参数与所述偏差值反相关。
更进一步地，所述基于所述第一计算值和所述第二计算值确定一决策量包括：将所述第一计算值和所述第二计算值的差值作为所述决策量；或根据所述第一计算值和所述第二计算值的差值采用贝叶斯决策理论获取所述决策量。
更进一步地，所述悬浮参数与所述磁浮车辆的悬浮系统输出的控制量有关，所述悬浮控制方法还包括：基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值，所述输出控制量修正值为所述磁浮车辆的悬浮系统输出的控制量。
更进一步地，所述悬浮控制方法还包括：针对不同的悬浮参数的组合，采用对应的控制量算法确定出对应的输出控制量以得到多个所述输出控制量；所述基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值包括：响应于存在若干个悬浮参数出现异常，将涉及所述若干个悬浮参数中的任意一个的控制量算法确定出的输出控制量的权重参数设置为0；以及基于其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差调节所述其他输出控制量的权重参数。
更进一步地，所述基于其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差调节所述其他输出控制量的权重参数包括：响应于任一其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差大于预设控制量偏差阈值，将该输出控制量的权重参数设置为0；以及将相对于上一输出控制量修正值的偏差不大于预设控制量偏差阈值的所有其他输出控制量的平均值设置为所述输出控制量修正值。
更进一步地，所述基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值包括：将仅涉及所有正常的悬浮参数的控制量算法确定出的输出控制量确定为所述输出控制量修正值。
更进一步地，所述悬浮控制方法还包括：响应于调节任一环节中的权重参数时该环节中的所有权重参数均为0，关断所述悬浮系统输出控制量以进行输出保护。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种磁浮车辆的悬浮控制装置，用于控制所述磁浮车辆的悬浮高度，所述悬浮控制装置包括：存储器；以及与所述存储器耦接的处理器，所述处理器被配置成：获取所述磁浮车辆的至少一个悬浮参数，所述悬浮参数用于指示所述磁浮车辆的悬浮过程表现或控制过程表现；诊断每一悬浮参数是否异常；以及响应于任一悬浮参数出现异常，对应地调整所述悬浮参数以确定对应于该悬浮参数异常时的输入参数修正值。
更进一步地，所述悬浮参数包括悬浮间隙检测值和所述磁浮车辆的垂向加速度检测值，所述处理器进一步被配置成：基于所述悬浮间隙检测值和所述垂向加速度检测值分别计算出所述磁浮车辆的垂向速度的第一计算值和第二计算值；基于所述第一计算值和所述第二计算值确定一决策量；响应于所述决策量大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值异常；以及响应于所述决策量不大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值正常。
所述处理器进一步被配置成：响应于所述垂向加速度检测值异常，输入所述第一计算值以作为所述磁浮车辆的垂向速度修正值；以及响应于所述垂向加速度检测值正常，调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值，其中，v1为所述第一计算值，v2为所述第二计算值，k1和k2分别为所述第一计算值v1和所述第二计算值v2的权重参数，vg为垂向速度修正值。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：分别计算确定所述第一计算值和所述第二计算值相对于前一垂向速度修正值的偏差以得到第一偏差和第二偏差；响应于所述第一偏差和所述第二偏差中的任意一者大于预设偏差阈值，将大于预设偏差阈值的一者对应的计算值的权重参数设置为0，将另一者对应的计算值的权重参数设置为1；以及响应于所述第一偏差和所述第二偏差均不大于所述预设偏差阈值，将所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数均设置为0.5。
所述处理器进一步被配置成：根据所述悬浮间隙检测值相对于目标悬浮间隙值的偏差值调节所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数，其中，所述第一计算值的权重参数与所述偏差值正相关，所述第二计算值的权重参数与所述偏差值反相关。
所述处理器进一步被配置成：将所述第一计算值和所述第二计算值的差值作为所述决策量；或根据所述第一计算值和所述第二计算值的差值采用贝叶斯决策理论获取所述决策量。
更进一步地，所述悬浮参数用于确定所述磁浮车辆的悬浮系统的控制量，所述处理器还被配置成：基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：针对不同的悬浮参数的组合，采用对应的控制量算法确定出对应的输出控制量以得到多个输出控制量；响应于存在若干个悬浮参数出现异常，将涉及所述若干个悬浮参数中的任意一个的控制量算法确定出的输出控制量的权重参数设置为0；以及基于每一其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差调节所述其他输出控制量的权重参数。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：响应于任一其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差大于预设控制量偏差阈值，将该输出控制量的权重参数设置为0；以及将相对于上一输出控制量修正值的偏差不大于预设控制量偏差阈值的所有其他输出控制量的平均值设置为所述输出控制量修正值。
更进一步地，所述处理器进一步被配置成：将仅涉及所有正常的悬浮参数的控制量算法确定出的输出控制量确定为所述输出控制量修正值。
更进一步地，所述处理器还被配置成：响应于调节任一环节中的权重参数时该环节中的所有权重参数均为0，关断所述悬浮系统的控制量输出以进行输出保护。
根据本发明的再一个方面，还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项所述悬浮控制方法的步骤。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本发明的上述特征和优点。
图1是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的悬浮控制方法的流程示意图；
图2是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的悬浮控制方法的部分流程示意图；
图3是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的悬浮控制方法的部分流程示意图；
图4是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的悬浮控制方法的部分流程示意图；
图5是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的悬浮控制方法的部分流程示意图；
图6是根据本发明的另一个方面绘示的一实施例中的悬浮控制装置的示意框图。
具体实施方式
给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本发明并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性原理可适用于较宽范围的实施例。由此，本发明并不限于本文中给出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最广义的范围。
在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实践可不必局限于这些具体细节。换言之，公知的结构和器件以框图形式示出而没有详细显示，以避免模糊本发明。
请读者注意与本说明书同时提交的且对公众查阅本说明书开放的所有文件及文献，且所有这样的文件及文献的内容以参考方式并入本文。除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。
注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
注意，在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
首先对常用的悬浮系统进行简要说明。现有技术中，悬浮系统基于悬浮间隙给定值和悬浮电磁铁的反馈量综合确定出悬浮电磁铁的控制量以使得悬浮电磁铁的悬浮间隙达到悬浮间隙给定值。其中，反馈量为磁浮车辆的悬浮参数，比如悬浮间隙、垂向加速度以及电流等。当悬浮参数的检测装置比如传感器出现故障时，悬浮系统获取到的悬浮参数可能错误，此时根据错误的悬浮参数生成的控制量很有可能引起悬浮系统的控制故障。虽然为解决该些问题，现有悬浮系统中针对某一悬浮参数会设置多个检测装置，然而还是会存在多个检测装置均出现故障的情况。
为解决获取的悬浮参数可能故障的问题，根据本发明的一个方面，提供一种磁浮车辆的悬浮控制方法，该悬浮控制方法在获取磁浮车辆的悬浮参数后对悬浮参数进行诊断，当判断出悬浮参数存在异常后，可对输入参数进行修正以向控制量计算模块输入悬浮参数修正值。
如图1所示，在一实施例中，悬浮控制方法100包括步骤S110-S130。
其中，步骤S110为：获取所述磁浮车辆的至少一个悬浮参数，所述悬浮参数用于指示所述磁浮车辆的悬浮过程表现或控制过程表现。
磁浮车辆从初始高度悬浮至指定高度即与轨道的悬浮间隙达到给定值的过程中，悬浮系统会产生控制量，控制量的值及其变化可被称为控制过程表现，比如，悬浮电磁铁的电流或电压；对应地，基于控制量的输入，磁浮车辆会逐渐接近悬浮间隙给定值，该悬浮过程中磁浮车辆的悬浮速度、悬浮加速度及悬浮间隙等表现可被称为悬浮过程表现。
步骤S120为：诊断每一悬浮参数是否异常。
可以理解，现有技术中，基于每一悬浮参数均设置有冗余的检测装置来检测。一般地，对于多个用于检测同一悬浮参数的检测装置检测出的数据相差较大时，可判断其异常。较优地，还可以基于悬浮参数的检测值相对于该悬浮参数的前一正常值的差值来判断是否出现异常。更优地，还可基于多个关联的参数相互验证来判断其中的一个或多个参数是否异常。
可以理解，针对不同的悬浮参数，可基于其检测装置的精确性、检测装置的数量甚至该悬浮参数的重要程度来确定其对应的异常判断方法。
步骤S130为：基于所述悬浮参数的诊断结果对应地调整对应于所述悬浮参数的输入参数修正值。
悬浮系统的输入参数可能包括获取到的悬浮参数或基于获取到的悬浮参数确定的其他悬浮参数，比如基于加速度确定出的速度。因此，在判断出一悬浮参数出现异常时，可对该悬浮参数可能造成影响的输入参数进行修正，以便于提高输入参数的精确度，从而提高悬浮控制的准确度。
针对一个悬浮参数异常，对被该悬浮参数影响的输入参数进行修正后，该些修正后的输入参数以及未被影响的输入参数组成对应于该悬浮参数异常时的输入参数修正值。即该输入参数修正值可以包括多个输入参数。
当判断出悬浮参数正常时，可基于正常的悬浮参数对基于该悬浮参数确定的输入参数进行优化，以提高悬浮系统的悬浮性能。
以垂向加速度作为是悬浮参数为例，如图2所示，为判断磁浮车辆的垂向加速度是否异常，步骤S120可包括步骤S121-S124。
步骤S121为：基于悬浮间隙检测值和垂向加速度检测值分别计算出所述磁浮车辆的垂向速度的第一计算值和第二计算值。
悬浮间隙检测值可以是间隙传感器检测出的数据，垂向加速度检测值为加速度传感器检测出的数据。对悬浮间隙检测值进行微分可得到基于悬浮间隙检测值计算出的垂向速度的第一计算值v1，对垂向加速度检测值进行积分可得到基于垂向加速度计算出的垂向速度的第二计算值v2。
步骤S122为：基于所述第一计算值和所述第二计算值确定一决策量。
可以理解，当悬浮间隙检测值和垂向加速度检测值均准确时，基于悬浮间隙检测值确定出的垂向速度和基于垂向加速度检测值确定出的垂向速度理论上应相等，因此可将该第一计算值和第二计算值的差值作为决策量。
可选地，贝叶斯决策理论是在不完全情报下，对部分未知的状态用主观概率估计，然后用贝叶斯公式对发生概率进行修正，最后再利用期望值和修正概率做出最优决策。因此还可基于贝叶斯决策理论确定一决策量。
可以理解，该决策量可基于现有或将有的决策方法来确定，并不以上述列举的方式为限。
步骤S123为：响应于所述决策量大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值异常。
步骤S124为：响应于所述决策量不大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值正常。
可以理解，基于采用的决策量可对应设置一阈值，基于第一计算值和第二计算值得到的决策量与该阈值的比较结果来判断垂向加速度是否异常。该阈值可基于经验或实测得到。
具体地，当采用第一计算值和第二计算值的差值来作为决策量时，取决策量为e＝|v1-v2|，可根据经验或历史数据设定一第一计算值和第二计算值的最大允许误差即预设阈值，当该决策量e大于该预设阈值时，判断该垂向加速度检测值异常；当该决策量e不大于该预设阈值时，判断该垂向加速度检测值正常。
更进一步地，对应于步骤S123，如图2所示，步骤S130可包括步骤S131：响应于所述垂向加速度检测值异常，输入所述第一计算值以作为所述磁浮车辆的垂向速度修正值。
在诊断出垂向加速度检测值故障后，传统的悬浮控制方法是关断输出进行保护。而本发明在诊断出垂向加速度检测值异常后，仍将基于悬浮间隙检测值确定出的垂向速度即第一计算值作为垂向速度修正值输入悬浮系统，以使得悬浮系统正常悬浮。
进一步地，对应于步骤S124，在垂向加速度检测值正常的情况下，可向悬浮系统输入优化后的垂向速度。为实现对垂向速度的优化，如图2所示，步骤S130可包括步骤S132：响应于所述垂向加速度检测值正常，调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值。其中，v1为所述第一计算值，v2为所述第二计算值，k1和k2分别为所述第一计算值v1和所述第二计算值v2的权重参数且k1+k2＝1,1≥k1≥0,1≥k2≥0，vg为垂向速度修正值。
可以理解，悬浮间隙检测值和垂向加速度检测值是通过不同的传感器检测出的，因此二者的精确度不同，当悬浮间隙检测值和垂向加速度检测值均正常时，可动态调节基于该二者确定的垂向速度的第一计算值和第二计算值的权重参数以得到最优的垂向速度修正值。
在一具体实施例中，为寻优垂向速度，如图3所示，步骤S124可包括步骤S310-S330。
其中，步骤S310为：分别计算确定所述第一计算值和所述第二计算值相对于前一垂向速度修正值的偏差以得到第一偏差和第二偏差。
可以理解，悬浮车辆的垂向速度是逐渐变化的，因此，垂向速度的前一输入值即前一垂向速度修正值与当前需要确定的垂向速度修正值的偏差不会太大，因此可分别确定出垂向速度的第一计算值v1相对于前一垂向速度修正值的第一偏差e1和第二计算值v2相对于前一垂向速度修正值的第二偏差e2，并基于该第一偏差和第二偏差来对应的调节vg＝k1v1+k2v2中第一计算值v1和所述第二计算值v2的权重参数k1和k2。
为降低系统复杂度，该第一偏差和第二偏差分别为该第一计算值和第二计算值与前一垂向速度修正值的差值的绝对值。
步骤S320为：响应于所述第一偏差和所述第二偏差中的任意一者大于预设偏差阈值，将大于预设偏差阈值的一者对应的计算值的权重参数设置为0，将另一者对应的计算值的权重参数设置为1。
当该第一偏差或该第二偏差大于预设偏差阈值时，可认为该第一偏差对应的第一计算值或该第二偏差对应的第二计算值异常，则取另一正常的第二计算值或第一计算值作为垂向速度修正值的最优值。
当该第一偏差和该第二偏差均大于预设偏差阈值时，则该第一计算值和第二计算值的权重参数均不可调，此时可关断悬浮系统的控制量输出以进行输出保护。
步骤S330为：响应于所述第一偏差和所述第二偏差均不大于所述预设偏差阈值，将所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数均设置为0.5。
当该第一偏差和该第二偏差均不大于预设偏差阈值时，可认为该第一偏差对应的第一计算值和该第二偏差对应的第二计算值均正常，则取第二计算值和第一计算值的平均值作为垂向速度修正值的最优值。
较优地，上述寻优垂向速度修正值的过程可不依赖于步骤S120中对垂向加速度的异常诊断结果，在未能及时诊断出垂向加速度异常时，可实现二次诊断。
可以理解，动态调整vg＝k1v1+k2v2中第一计算值v1和所述第二计算值v2的权重参数k1和k2以寻到最优的垂向速度修正值并不以上述实施例为限，还可采用其他现有的或将有的或组合的寻优方法来实现。比如，在其他具体实施例中，为寻优垂向速度修正值，还可根据悬浮间隙检测值相对于目标悬浮间隙值的偏差值来调节该第一计算值v1和所述第二计算值v2的权重参数k1和k2，其中，所述第一计算值v1的权重参数k1与该偏差值正相关，第二计算值v2的权重参数k2与该偏差值反相关。
更进一步地，悬浮参数的诊断结果还可以应用于悬浮系统的控制量的输出。较优地，悬浮控制方法100还可包括：基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值。该输出控制量修正值即为传统悬浮系统输出的控制量。
可以理解，正常的悬浮参数可包括一个或多个，基于不同的悬浮参数的组合可输出不同的输出控制量修正值。
在一具体实施例中，悬浮系统可包括多种基于输入参数来确定控制量的方法，例如，以具有悬浮间隙检测传感器、垂向加速度检测传感器和电流检测传感器的磁浮车辆为例，悬浮系统可至少包括4种控制量的计算方法，分别对应于输入参数仅包括悬浮间隙检测值、仅包括悬浮间隙检测值和垂向加速度检测值、仅包括悬浮间隙检测值和电流检测值以及包括悬浮间隙检测值和垂向加速度检测以及电流检测值等四种输入参数的组合。基于每种控制量的计算方法可得到对应的一输出控制量。
具体的确定控制量的方法可采用现有或将有的控制方法，比如比例微分调节(PD)或比例积分微分调节(PID)等。
以采用PID调节来确定仅包括悬浮间隙检测值对应的控制量为例，控制量输出值可通过式(1)确定:
u＝KP(g'-g*)+KI∫(g'-g*)dt+KDvg (1)
其中，u为控制量，KP、KI和KD分别为PID调节器的比例系数、积分系数和微分系数，其中，g'为悬浮间隙修正值，g*为悬浮间隙给定值，vg为垂向速度修正值。
虽然上述以垂向加速度的诊断为例进行了输入参数的修正过程的举例，但本发明所属技术领域的普通技术人员能够理解，对其他悬浮参数可进行相同或相似的诊断以及对其影响的输入参数可进行相同或相似的修正，比如对悬浮间隙检测值进行相似的修正以得到对应的悬浮间隙修正值g'。
假设输入参数仅包括悬浮间隙检测值的控制量计算方法确定出的输出控制量为u1，仅包括悬浮间隙检测值和垂向加速度检测值的控制量计算方法确定出的输出控制量为u2，仅包括悬浮间隙检测值和电流检测值的控制量计算方法确定出的输出控制量为u3，包括悬浮间隙检测值、垂向加速度检测和电流检测值的控制量计算方法确定出的输出控制量为u4。
在具体实施例中，为实现基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值，可采用u*＝n1u1+n2u2+n3u3+n4u4来确定输出控制量修正值，其中，u*为输出控制量修正值，n1、n2、n3和n4分别为上述4种控制量计算方法确定出的输出控制量u1、u2、u3和u4的权重参数，且u1+u2+u3+u4＝1，1≥u1≥0，1≥u2≥0，1≥u3≥0，1≥u4≥0。则，针对不同的正常悬浮参数的组合，动态调节该4种控制量计算方法确定出的输出控制量u1、u2、u3和u4的权重参数n1、n2、n3和n4，即可实现对输出控制量修正值的寻优。
具体地，可先通过悬浮参数的诊断结果来确定u1、u2、u3和u4中的可调参数，如图4所示。
步骤S410为：响应于存在若干个悬浮参数出现异常，将涉及所述若干个悬浮参数中的任意一个的控制量算法确定出的输出控制量的权重参数设置为0。
以垂向加速度检测值异常为例，则将u2的权重参数n2和u4的权重参数n4设置为0。即该u2的权重参数n2和u4的权重参数n4不可调，剩余u1和u3的权重参数n1和n3可调。
当所有悬浮参数均正常时，则上述4个输出控制量u1、u2、u3和u4的权重参数n1、n2、n3和n4均可调。
当所有悬浮参数均异常时，则上述4个输出控制量u1、u2、u3和u4的权重参数n1、n2、n3和n4均为0，均不可调，此时可关断悬浮系统的控制量输出以进行输出保护。
步骤S420为：基于其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差调节所述其他输出控制量的权重参数。
当确定出存在权重参数可调后，可采用如垂向速度类似的动态调节方法来调节该些权重参数，基于其他权重参数可调的控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差来调节该些权重参数可调的控制量的权重参数。
如图5所示，步骤S420可包括步骤S421-S422。
步骤S421为：响应于任一其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差大于预设控制量偏差阈值，将该输出控制量的权重参数设置为0。
假设输出控制量u1、u2、u3和u4相对于上一输出控制量修正值的偏差分别为E1、E2、E3和E4，当所有悬浮参数均正常时，步骤S410可确定出4种方法对应的输出控制量u1、u2、u3和u4的权重参数均可调。此时，对权重参数可调的输出控制量进行偏差计算，并基于该些偏差对权重参数可调的输出控制量进行二次诊断，以进一步提高输出的控制量的精准度。
较优地，当所有输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差均大于预设控制量偏差阈值时，则可关断悬浮系统的控制量输出以进行输出保护。
步骤S422为：将相对于上一输出控制量修正值的偏差不大于预设控制量偏差阈值的所有其他输出控制量的平均值设置为所述输出控制量修正值。
更优地，步骤S420可无差别的计算出所有输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差，并将该多个偏差分别进行异常诊断，则该诊断未依赖于悬浮参数的诊断步骤S120，使得输出控制量修正值的输出不依赖于悬浮参数的诊断结果。
上述输出控制量修正值的寻优过程需要计算出每一控制量计算方法确定出的输出控制量，在其他实施例中，为节省计算资源，可将仅涉及所有正常的悬浮参数的控制量算法确定出的输出控制量确定为所述输出控制量修正值。
基于步骤S120中的悬浮参数的异常诊断结果确定出对应的控制量计算方法，该唯一确定出的控制量计算方法确定出的输出控制量即为输出控制量修正值。
具体地，例如，当获取到的悬浮间隙检测值、电流检测值和垂向加速度检测值均正常时，可仅采用包括悬浮间隙检测值、垂向加速度检测值和电流检测值的控制量计算方法来计算出一输出控制量，该输出控制量即作为悬浮系统最终输出的输出控制量修正值，而无需计算其他3种控制量计算方法得到的输出控制量。
对应地，当获取到的悬浮间隙检测值和电流检测值正常，但垂向加速度检测值异常时，可采用仅包括悬浮间隙检测值和电流检测值的控制量计算方法来得到一输出控制量，并以该输出控制量作为最终的输出控制量修正值。当获取到的悬浮间隙检测值和垂向加速度检测值正常，但电流检测值异常时，可采用仅包括悬浮间隙检测值和垂向加速度检测值的控制量计算方法来得到一输出控制量，并以该输出控制量作为最终的输出控制量修正值。当获取到的悬浮间隙检测值正常，但电流检测值和垂向加速度检测值异常时，可采用仅包括悬浮间隙检测值的控制量计算方法来得到一输出控制量，并以该输出控制量作为最终的输出控制量修正值。
可以理解，上述输出控制量和输出控制量修正值可以是电流或电压。上述多种控制量计算方法可以是任意多种。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
根据本发明的另一个方面，提供一种磁浮车辆的悬浮控制装置，用于控制所述磁浮车辆的悬浮高度。
在一实施例中，如图6所示，悬浮控制装置600包括存储器610和处理器620。
该存储器610用于存储计算机程序。
处理器620与存储器610耦接，用于执行该存储器610上存储的计算机程序，该处理器620配置成实现如上述任一实施例中的悬浮控制方法的步骤。
根据本发明的再一个方面，提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一实施例中所述悬浮控制方法的步骤。
本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本发明的保护范围应当以所附权利要求书为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本发明的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本发明的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种磁浮车辆的悬浮控制方法，用于控制所述磁浮车辆的悬浮高度，所述悬浮控制方法包括：
获取所述磁浮车辆的至少一个悬浮参数，所述悬浮参数用于指示所述磁浮车辆的悬浮过程表现或控制过程表现；
诊断每一悬浮参数是否异常；以及
基于所述悬浮参数的诊断结果对应地调整对应于所述悬浮参数的输入参数修正值。
2.如权利要求1所述的悬浮控制方法，其特征在于，所述悬浮参数包括悬浮间隙检测值和所述磁浮车辆的垂向加速度检测值，所述诊断每一悬浮参数是否异常包括：
基于所述悬浮间隙检测值和所述垂向加速度检测值分别计算出所述磁浮车辆的垂向速度的第一计算值和第二计算值；
基于所述第一计算值和所述第二计算值确定一决策量；
响应于所述决策量大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值异常；以及
响应于所述决策量不大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值正常。
3.如权利要求2所述的悬浮控制方法，其特征在于，所述基于所述悬浮参数的诊断结果对应地调整对应于所述悬浮参数的输入参数修正值包括：
响应于所述垂向加速度检测值异常，输入所述第一计算值以作为所述磁浮车辆的垂向速度修正值；以及
响应于所述垂向加速度检测值正常，调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值，其中，v1为所述第一计算值，v2为所述第二计算值，k1和k2分别为所述第一计算值v1和所述第二计算值v2的权重参数，vg为垂向速度修正值。
4.如权利要求3所述的悬浮控制方法，其特征在于，所述调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值包括：
分别计算确定所述第一计算值和所述第二计算值相对于前一垂向速度修正值的偏差以得到第一偏差和第二偏差；
响应于所述第一偏差和所述第二偏差中的任意一者大于预设偏差阈值，将大于预设偏差阈值的一者对应的计算值的权重参数设置为0，将另一者对应的计算值的权重参数设置为1；以及
响应于所述第一偏差和所述第二偏差均不大于所述预设偏差阈值，将所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数均设置为0.5。
5.如权利要求3所述的悬浮控制方法，其特征在于，所述调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值包括：
根据所述悬浮间隙检测值相对于目标悬浮间隙值的偏差值调节所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数，其中，所述第一计算值的权重参数与所述偏差值正相关，所述第二计算值的权重参数与所述偏差值反相关。
6.如权利要求2所述的悬浮控制方法，其特征在于，所述基于所述第一计算值和所述第二计算值确定一决策量包括：
将所述第一计算值和所述第二计算值的差值作为所述决策量；或
根据所述第一计算值和所述第二计算值的差值采用贝叶斯决策理论获取所述决策量。
7.如权利要求1所述的悬浮控制方法，其特征在于，所述悬浮参数与所述磁浮车辆的悬浮系统输出的控制量有关，所述悬浮控制方法还包括：
基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值，所述输出控制量修正值为所述磁浮车辆的悬浮系统输出的控制量。
8.如权利要求7所述的悬浮控制方法，其特征在于，还包括：
针对不同的悬浮参数的组合，采用对应的控制量算法确定出对应的输出控制量以得到多个所述输出控制量；
所述基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值包括：
响应于存在若干个悬浮参数出现异常，将涉及所述若干个悬浮参数中的任意一个的控制量算法确定出的输出控制量的权重参数设置为0；以及
基于其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差调节所述其他输出控制量的权重参数。
9.如权利要求8所述的悬浮控制方法，其特征在于，所述基于其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差调节所述其他输出控制量的权重参数包括：
响应于任一其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差大于预设控制量偏差阈值，将该输出控制量的权重参数设置为0；以及
将相对于上一输出控制量修正值的偏差不大于预设控制量偏差阈值的所有其他输出控制量的平均值设置为所述输出控制量修正值。
10.如权利要求7所述的悬浮控制方法，其特征在于，所述基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值包括：
将仅涉及所有正常的悬浮参数的控制量算法确定出的输出控制量确定为所述输出控制量修正值。
11.如权利要求4、8或9中所述的悬浮控制方法，其特征在于，还包括：
响应于调节任一环节中的权重参数时该环节中的所有权重参数均为0，关断所述悬浮系统输出控制量以进行输出保护。
12.一种磁浮车辆的悬浮控制装置，用于控制所述磁浮车辆的悬浮高度，所述悬浮控制装置包括：
存储器；以及
与所述存储器耦接的处理器，所述处理器被配置成：
获取所述磁浮车辆的至少一个悬浮参数，所述悬浮参数用于指示所述磁浮车辆的悬浮过程表现或控制过程表现；
诊断每一悬浮参数是否异常；以及
响应于任一悬浮参数出现异常，对应地调整所述悬浮参数以确定对应于该悬浮参数异常时的输入参数修正值。
13.如权利要求12所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述悬浮参数包括悬浮间隙检测值和所述磁浮车辆的垂向加速度检测值，所述处理器进一步被配置成：
基于所述悬浮间隙检测值和所述垂向加速度检测值分别计算出所述磁浮车辆的垂向速度的第一计算值和第二计算值；
基于所述第一计算值和所述第二计算值确定一决策量；
响应于所述决策量大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值异常；以及
响应于所述决策量不大于预设阈值，判断所述垂向加速度检测值正常。
14.如权利要求13所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
响应于所述垂向加速度检测值异常，输入所述第一计算值以作为所述磁浮车辆的垂向速度修正值；以及
响应于所述垂向加速度检测值正常，调节vg＝k1v1+k2v2中的权重参数以确定所述垂向速度修正值的最优值，其中，v1为所述第一计算值，v2为所述第二计算值，k1和k2分别为所述第一计算值v1和所述第二计算值v2的权重参数，vg为垂向速度修正值。
15.如权利要求14所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
分别计算确定所述第一计算值和所述第二计算值相对于前一垂向速度修正值的偏差以得到第一偏差和第二偏差；
响应于所述第一偏差和所述第二偏差中的任意一者大于预设偏差阈值，将大于预设偏差阈值的一者对应的计算值的权重参数设置为0，将另一者对应的计算值的权重参数设置为1；以及
响应于所述第一偏差和所述第二偏差均不大于所述预设偏差阈值，将所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数均设置为0.5。
16.如权利要求14所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
根据所述悬浮间隙检测值相对于目标悬浮间隙值的偏差值调节所述第一计算值和所述第二计算值的权重参数，其中，所述第一计算值的权重参数与所述偏差值正相关，所述第二计算值的权重参数与所述偏差值反相关。
17.如权利要求13所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
将所述第一计算值和所述第二计算值的差值作为所述决策量；或
根据所述第一计算值和所述第二计算值的差值采用贝叶斯决策理论获取所述决策量。
18.如权利要求12所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述悬浮参数用于确定所述磁浮车辆的悬浮系统的控制量，所述处理器还被配置成：
基于正常的悬浮参数确定对应的输出控制量修正值。
19.如权利要求18所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
针对不同的悬浮参数的组合，采用对应的控制量算法确定出对应的输出控制量以得到多个输出控制量；
响应于存在若干个悬浮参数出现异常，将涉及所述若干个悬浮参数中的任意一个的控制量算法确定出的输出控制量的权重参数设置为0；以及
基于每一其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差调节所述其他输出控制量的权重参数。
20.如权利要求19所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
响应于任一其他输出控制量相对于上一输出控制量修正值的偏差大于预设控制量偏差阈值，将该输出控制量的权重参数设置为0；以及
将相对于上一输出控制量修正值的偏差不大于预设控制量偏差阈值的所有其他输出控制量的平均值设置为所述输出控制量修正值。
21.如权利要求18所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述处理器进一步被配置成：
将仅涉及所有正常的悬浮参数的控制量算法确定出的输出控制量确定为所述输出控制量修正值。
22.如权利要求15、19或20所述的悬浮控制装置，其特征在于，所述处理器还被配置成：
响应于调节任一环节中的权重参数时该环节中的所有权重参数均为0，关断所述悬浮系统的控制量输出以进行输出保护。
23.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-11中任一项所述悬浮控制方法的步骤。
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