CN203228656U - 一种悬浮控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种悬浮控制装置，电磁铁模块包括第一悬浮控制点和第二悬浮控制点；传感器包括第一传感器和第二传感器，第一传感器的输入端与第一悬浮控制点相连，第二传感器的输入端与第二悬浮控制点相连；第一DSP处理器的输入端与第一传感器的输出端和第二传感器的输出端相连，所述第一DSP处理器的输出端与所述电磁铁模块的第一悬浮控制点和第二悬浮控制点相连，由此可以看出，将电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点的采集数据发送到同一个信号处理器中，综合上述两个悬浮控制点的数据计算得到两组控制信号并同步控制对应的悬浮控制点，由此消除了在进行悬浮力控制时电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点之间的耦合现象。

Description

一种悬浮控制装置

技术领域

本实用新型涉及电磁控制领域，特别是涉及一种悬浮控制装置。

背景技术

磁悬浮列车通过电磁铁与钢轨间的电磁力使列车悬浮。每个电磁铁模块有多个悬浮控制点，悬浮控制系统根据悬浮传感器测量悬浮控制点的数据运算出合适的控制指令调节电磁铁模块通过的电流，从而调节电磁体模块的电磁力大小来控制电磁铁模块的起浮和降落，进而调节列车与钢轨之间的悬浮间隙，实现列车的悬浮。但是，由于电磁铁模块在列车同一侧为刚体结构，同一侧的两个悬浮控制点在实际的悬浮控制中，通过改变其中一个点的电磁力大小来控制其运动时会对另一个点的电磁力以及位置产生影响，也就是说，这两个悬浮控制点之间发生了耦合作用。

现有技术中，这两个悬浮控制点分别由两个不同的信号处理器单独进行采集数据的处理和计算控制，不论如何改变计算方式，由于在计算其中一个控制点的控制信号时只参照了该控制点的采集数据，而没有综合另一个控制点的采集数据以及两控制点之间所可能出现的相互影响，故无法从根本上解决这种耦合现象，因而很难获得较高的控制性能，对列车的稳定悬浮产生了隐患。

实用新型内容

为了解决上述在进行悬浮力控制时，电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点之间会发生耦合作用的技术问题，本实用新型提供了一种悬浮控制装置。

本实用新型实施例公开了如下技术方案：

一种悬浮控制装置，包括电磁铁模块、传感器和第一DSP处理器：

所述电磁铁模块包括第一悬浮控制点和第二悬浮控制点；

所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器的输入端与所述第一悬浮控制点相连，所述第二传感器的输入端与所述第二悬浮控制点相连；

所述第一DSP处理器的输入端与第一传感器的输出端和第二传感器的输出端相连，用于接收第一悬浮控制点的第一间隙信号和第一加速度信号，接收第二悬浮控制点的第二间隙信号和第二加速度信号，并同时发送第一控制信号和第二控制信号到电磁铁模块；

所述第一DSP处理器的输出端与所述电磁铁模块的第一悬浮控制点和第二悬浮控制点相连。

优选的，所述第一悬浮控制点和第二悬浮控制点为所述电磁铁模块在列车同一侧的悬浮控制点。

优选的，还包括第一处理器和第二处理器：

所述第一处理器的输入端与第一传感器的输出端相连，所述第一处理器的输出端与所述第一DSP处理器的输入端相连；

所述第二处理器的输入端与第二传感器的输出端相连，所述第二处理器的输出端与所述第一DSP处理器的输入端相连。

优选的，所述第一处理器和第二处理器具体为可以并行处理数据的FPGA芯片。

优选的，还包括EEPROM和第二DSP处理器：

所述EEPROM的输入端与所述第一DSP处理器的输出端相连；

所述第二DSP处理器的输入端与所述EEPROM的输出端相连。

由上述技术方案可以看出，由上述技术方案可以看出，将电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点的采集数据发送到同一个信号处理器中，综合上述两个悬浮控制点的数据计算得到两组控制信号并同步控制对应的悬浮控制点，由此消除了在进行悬浮力控制时电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点之间的耦合现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种悬浮控制装置的装置结构图；

图2为本实用新型的电磁铁与轨道面位置示意图；

图3为本实用新型一种悬浮控制装置的另一个装置结构图；

图4为本实用新型一种悬浮控制系统实现框图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种悬浮控制方法和装置。首先，使用同一个信号处理器处理电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点的采集数据，针对每个悬浮控制点的控制信号都是综合两个悬浮控制点的采集数据计算得到，并且同步输出针对两个悬浮控制点的控制信号，由此消除了在进行悬浮力控制时电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点之间的耦合现象。

其次，在上述两个悬浮控制点所采集的信号发送到同一个信号控制器之前，对一个悬浮控制器所采集的信号单独使用一个FPGA处理器进行并行处理，处理后输出有效的间隙信号和加速度信号，由此大大减少了信号控制器的处理延迟时间。

最后，使用存储单元存储记录最新一端时间内的信号控制器中处理的信号参数，并实时更新，这样，在任意时间点都可以得到从该点到之前一段时间的信号参数，以方便数据统计和故障分析。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅图1，其为本实用新型一种悬浮控制装置的装置结构图，该装置包括电磁铁模块11、传感器12和第一DSP处理器13：

所述电磁铁模块11包括第一悬浮控制点111和第二悬浮控制点112；

优选的，所述第一悬浮控制点111和第二悬浮控制点112为所述电磁铁模块11在列车同一侧的悬浮控制点。

在磁悬浮列车的车底都装有用于悬浮的悬浮架，处理器通过控制悬浮架上的悬浮控制点的电磁力大小来浮起车辆以及进一步的调整车辆与钢轨之间的间隙，一般来说，悬浮架在列车车厢的同一侧会有两个悬浮控制点，当处理器控制同一侧两个控制点其中的一个控制点时，该控制点电磁力的变化以及位置的上下移动会对另一个控制点的电磁力和位置造成影响，所以，现在使用同一个处理器代替之前的两个不同处理器来控制悬浮架在列车车厢的同一侧的两个悬浮控制点，综合考虑从这两控制点上采集的数据，以此消除上述两控制点之间的相互影响。

所述传感器12包括第一传感器121和第二传感器122，所述第一传感器121的输入端与所述第一悬浮控制点111相连，所述第二传感器122的输入端与所述第二悬浮控制点112相连；

由于电磁铁模块11在列车同一侧为刚体结构，对同一侧的两个控制点中的一个发出的控制信号，都会对另一个控制点产生电磁场或者机械位置的改变，所以如果想要精确控制列车的悬浮，对其中一个控制点的控制信号，必须综合考虑从这两个点上所采集的数据以及之间的可能出现的相互作用力，然后才能计算得出对应的控制信号，请参阅图2，其为本发明的电磁铁与轨道面位置示意图，由图2可知，实际列车悬浮运行中，电磁铁模块或者说悬浮车架在列车同一侧的部分与钢轨之间不是理论平行而是出现一种非平行的位置关系，两个悬浮控制点21和22距离钢轨的距离S1和S2是不同的，当需要调整钢轨与列车之间的间隙或其他调整的时候，对两个悬浮控制点21和22之间任意一个发出的控制信号都会对另一个控制点产生影响。由此，对其中一个控制点的控制信号是综合考虑两个控制点的采集数据计算得出的，并且同时发送这两个控制点的控制信号，进一步的减少两点电磁力变化导致的位置变化而造成的相互影响。

所述第一DSP处理器13的输入端与第一传感器121的输出端和第二传感器122的输出端相连，用于接收第一悬浮控制点111的第一间隙信号和第一加速度信号，接收第二悬浮控制点112的第二间隙信号和第二加速度信号，并同时发送第一控制信号和第二控制信号到电磁铁模块11；

当同时对电磁铁模块或者说悬浮车架位于列车同一侧的两个悬浮控制点发送控制信号，可以尽可能的减少两点之间的互相影响，达成精确控制。

在同时发送第一控制信号和第二控制信号分别到对应的第一、第二悬浮控制点的过程中，还可以进行滤波斩波处理，进一步的排除杂波干扰，提高控制信号的精确度。

所述第一DSP处理器13的输出端与所述电磁铁模块11的第一悬浮控制点111和第二悬浮控制点112相连。

由本实施例可以看出，使用同一个信号处理器处理电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点的采集数据，针对每个悬浮控制点的控制信号都是综合两个悬浮控制点的采集数据计算得到，并且同步输出针对两个悬浮控制点的控制信号，由此消除了在进行悬浮力控制时电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点之间的耦合现象。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例对如何对采集到的间隙信号和加速度信号进行进一步的处理，请参阅图3，其为本发明一种悬浮控制装置的另一个装置结构图，包括第一处理器31和第二处理器32：

所述第一处理器31的输入端与第一传感器121的输出端相连，所述第一处理器31的输出端与所述第一DSP处理器13的输入端相连；

所述第二处理器32的输入端与第二传感器122的输出端相连，所述第二处理器32的输出端与所述第一DSP处理器13的输入端相连。

优选的，所述第一处理器31和第二处理器32具体为可以并行处理数据的FPGA芯片。

这里需要说明的是，当两个控制点的数据同时接入一个处理器进行处理时，由于一次性处理的数据量翻倍，会导致处理器的处理时间变长，这个优选实施例中，在从这两个控制点所采集的数据发送到处理器之前，对每一个控制点所采集的数据进行预处理，从中甄选出有效信号，比如说有效的间隙信号和加速度信号，再将有效信号发送到处理器中，这样，可以省去处理器从两个控制点的采集信号中甄选出有效信号的时间，进一步的提高了处理效率。

同时，针对磁悬浮列车的特殊性，电磁铁模块和直线电机的工作使得列车周围的电磁干扰较强，使用数字量传感器代替现有采用的模拟量传感器信号，抗干扰能力强，提高了采集数据的精确性。同时在传输网络上采用了基于485总线这种抗电磁干扰强的总线进行传输的传输方式，每个悬浮控制点的采集数据均通过独立的485总线传输到第一和第二处理器，进一步的提高了系统抗干扰能力。当然还需要注明的是，虽然本发明优选的是使用可以并行处理数据的FPGA芯片作为第一、第二处理器来处理接收到的采集数据，但是，本发明并不对第一、第二处理器的具体模块进行限定，可以是具有并行处理能力的、能够完成相同任务的任何芯片模块。

优选的，还包括EEPROM和第二DSP处理器：

所述EEPROM的输入端与所述第一DSP处理器的输出端相连；

所述第二DSP处理器的输入端与所述EEPROM的输出端相连。

本发明优选的采用一套由DSP芯片和EEPROM芯片构成的专门的故障记录单元，将控制过程的故障信息和关键参数实时存储在EEPROM中，存储的数据量大小依EEPROM芯片的存储空间来定，当存储空间满了以后，实时更新最新的数据代替EEPROM芯片中最老的数据，当需要查找故障原因时，可由从DSP将EEPROM中的故障信息和关键参数重新读取出来，通过CAN总线传输给上位机，也可以在随机的任意时间点提取信息参数用于统计或者其他用途。当然，这种如何存储关键参数以及在某个时间点将关键参数重新读取出来的方法并不局限于使用由DSP芯片和EEPROM芯片构成的专门的故障记录单元，也可以是能够完成相同功能的其他芯片或芯片组合。

从本实施例可以看出，在上述两个悬浮控制点所采集的信号发送到同一个信号控制器之前，对一个悬浮控制器所采集的信号单独使用一个FPGA处理器进行并行处理，甄别处理后输出有效的间隙信号和加速度信号，由此大大减少了信号控制器的处理延迟时间。

再次，使用数字信号传感器和基于485总线的信号传输线传输数字采集信号，大大提高了信号传输过程中的抗干扰能力。

最后，使用存储单元存储记录最新一端时间内的信号控制器中处理的信号参数，并实时更新，这样，在任意时间点都可以得到从该点到之前一段时间的信号参数，以方便数据统计和故障分析。

实施例三

在实施例一和实施例二的基础上，结合具体的实施场景，对本发明的技术方案进行具体描述分析。请参阅图4，其为本发明一种悬浮控制系统实现框图。

传感器403和传感器404分别采集电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点401和402的相关数据，其中包括间隙信号和加速度信号。

传感器403和传感器404将采集到信号通过485总线发送多路间隙信号和多路加速度信号到各自对应的FPGA处理器405和406进行预处理。

FPGA处理器405和406对接收到的多路信号，一般来说是三路间隙信号和两路加速度信号进行并行处理并从中甄别出一路间隙信号的有效信号和一路加速度信号的有效信号，并将甄别出来的间隙信号和加速度信号的有效信号通过I/O接口发送给DSP处理器407进行进一步的处理。

DSP处理器407综合FPGA处理器405发送过来的一路间隙信号的有效信号和一路加速度信号的有效信号和406发送过来的一路间隙信号的有效信号和一路加速度信号的有效信号，以及悬浮控制点401和402之间由于刚性结构而造成的相互影响等，计算得出针对悬浮控制点401的控制信号和针对悬浮控制点402的控制信号，由此对这两个悬浮控制点进行解耦。

DSP处理器407将这两路所述控制信号同时向对应的悬浮控制点发出，发送的过程中还可以通过斩波器进行进一步的排除杂波干扰，提高控制信号的精确度。

悬浮控制点401和402接收到对应的控制信号，做出相应的控制内容。

与此同时，通过EEPROM408可以将处理器408中处理的关键参数实时更新缓存起来，缓存的数据总量大小依照EEPROM408的大小而定，当存储空间满了以后，实时更新最新的数据代替EEPROM408中最老的数据，当需要查找故障原因时，则通过另一个DSP处理器409将EEPROM中的故障信息和关键参数重新读取出来，通过CAN总线传输给上位机，也可以在随机的任意时间点提取信息参数用于统计或者其他用途。

由本实施例可见，首先，使用同一个信号处理器处理电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点的采集数据，针对每个悬浮控制点的控制信号都是综合两个悬浮控制点的采集数据计算得到，并且同步输出针对两个悬浮控制点的控制信号，由此消除了在进行悬浮力控制时电磁铁模块在列车同一侧的两个悬浮控制点之间的耦合现象。

其次，在上述两个悬浮控制点所采集的信号发送到同一个信号控制器之前，对一个悬浮控制器所采集的信号单独使用一个FPGA处理器进行并行处理，处理后输出有效的间隙信号和加速度信号，由此大大减少了信号控制器的处理延迟时间。

最后，使用存储单元存储记录最新一端时间内的信号控制器中处理的信号参数，并实时更新，这样，在任意时间点都可以得到从该点到之前一段时间的信号参数，以方便数据统计和故障分析。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各装置的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上对本实用新型所提供的一种悬浮控制装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置结构及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种悬浮控制装置，其特征在于，包括电磁铁模块、传感器和第一DSP处理器：

所述电磁铁模块包括第一悬浮控制点和第二悬浮控制点；

所述传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器的输入端与所述第一悬浮控制点相连，所述第二传感器的输入端与所述第二悬浮控制点相连；

所述第一DSP处理器的输入端与第一传感器的输出端和第二传感器的输出端相连，用于接收第一悬浮控制点的第一间隙信号和第一加速度信号，接收第二悬浮控制点的第二间隙信号和第二加速度信号，并同时发送第一控制信号和第二控制信号到电磁铁模块；

所述第一DSP处理器的输出端与所述电磁铁模块的第一悬浮控制点和第二悬浮控制点相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一悬浮控制点和第二悬浮控制点为所述电磁铁模块在列车同一侧的悬浮控制点。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第一处理器和第二处理器：

所述第一处理器的输入端与第一传感器的输出端相连，所述第一处理器的输出端与所述第一DSP处理器的输入端相连；

所述第二处理器的输入端与第二传感器的输出端相连，所述第二处理器的输出端与所述第一DSP处理器的输入端相连。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一处理器和第二处理器具体为可以并行处理数据的FPGA芯片。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括EEPROM和第二DSP处理器：

所述EEPROM的输入端与所述第一DSP处理器的输出端相连；

所述第二DSP处理器的输入端与所述EEPROM的输出端相连。

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