磁浮列车悬浮控制无线调试系统的设计与实现

多控制器控制参数的网络调试是一项复杂耗时的工作,需要在调试过程中反复修改控制参数以达到最佳的控制效果;为了简化调试过程,缩短调试时间,针对磁浮列车所使用的悬浮控制器TMS320F2812,基于RF无线通信技术和CAN总线通信协议,在磁浮列车的悬浮控制调试过程中使用具有片内CAN控制器的单片机P8xC591设计了一种无线调试系统,用于悬浮控制部分的调试及维护并实现了上位机与悬浮控制器的实时数据交流,保证了控制系统控制策略的正确实现,提高了调试工作的效率。     

磁浮车辆道岔梁耦合系统悬浮稳定性研究

运用非线性系统振动分叉理论,对磁浮车辆道岔梁耦合系统悬浮稳定性开展了研究,建立了悬浮电磁铁模型、悬浮控制器模型、车辆系统模型、道岔梁模型,构建了车岔耦合模型系统.详细分析了磁浮车辆在道岔梁上的动态悬浮行为,仿真再现了稳态悬浮、系统自激振动和悬浮吸死三种悬浮状态,利用演算法计算了不同悬浮控制参数下车岔系统悬浮振动的分叉特性.研究了道岔质量和固有频率与悬浮控制参数稳定域的关系.结果显示：控制参数kp的悬浮稳定域存在上下限值.下限之下为车辆悬浮系统低频自激振动,上限之上为车岔耦合自激振动.研究了道岔质量和固有频率与悬浮控制参数稳定域的关系,当道岔固有频率与悬浮频率相近时,悬浮控制参数稳定域上限值最小,稳定域下限值不受影响.通过改变道岔质量可以扩大悬浮稳定域,使系统避免车岔耦合自激振动.     

基于WiFi通讯的磁浮车间隙传感器测试系统设计

针对磁浮车间隙传感器工作环境恶劣需要频繁地测试与维护的问题,应用无线通讯技术、虚拟仪器技术、数字信号处理技术,设计了一种基于WiFi通讯的磁浮车间隙传感器测试系统,该系统在原有磁浮车间隙传感器的基础上增加WiFi模块使传感器具有无线通讯功能,采用具有WiFi通讯功能的便携式PC机作为系统的监控终端,利用图形化编程语言LabVIEW编写监控终端的人机交互界面。测试结果表明：该系统工作稳定可靠、操作简便,实现了对间隙传感器特性的无线测试、存储、分析和非线性校正,非线性校正后的间隙传感器具有良好的线性特性,其输入输出特性达到了磁浮车悬浮控制系统的要求,可用于悬浮控制系统的闭环控制。     

基于VT100的CAN现场总线系统在线调试技术

针对嵌入式系统,特别是多结点的CAN总线系统调试应用的需要,提出了一种将PC机作为嵌入式网络系统的调试终端的方法,同时在Microchip公司的集成CAN控制器的PIC18F458单片机上得到实现,达到预期目的。     

基于LabVIEW的磁浮车气隙传感器测试系统设计

磁浮车气隙检测常采用电涡流传感器,其在0 ～20 mm量程范围内非线性严重,在实际工作时需要进行非线性校正,同时传感器工作环境恶劣,属于易损器件,需要经常检测维护.设计了一种气隙传感器测试系统,该系统以现场可编程门阵列(FPGA)作为控制核心,使用LabVIEW编写人机界面,实现了磁浮车气隙传感器输出特性的快速测试与在线校正.系统具有硬件结构简单、人机交互友好等特点.实验结果表明:该系统可方便监测传感器内部原始特性,经该系统校正后的传感器输出线性度良好,能满足磁浮列车悬浮控制系统要求.     

基于STM32的同步碎石封层车控制系统设计

为了提高同步碎石封层车的工作性能,设计了基于STM32的单片机作为主控制器和沥青洒布量模块控制器,对整个控制系统进行了硬件、软件设计。为提高整个系统的可靠性,采用分布式控制设计方案,对于沥青洒布量控制采用独立的控制模块,通过CAN总线与主控制器通信,这样减小各模块之间的干扰,满足了同步碎石封层车复杂的工业现场环境。     

CAN总线在液压支架控制器的应用

针对煤矿综采工作面电液控制系统中液压支架多而分散、系统信息量大、调试不方便等特点,介绍了一种基于CAN总线的液压支架控制器的设计方案.通过CAN总线,服务器和液压支架控制器节点可直接进行通信,形成分布式网络,简化了系统结构,实现多液压支架的分散安装和集中控制功能.本文介绍了系统的整体结构、工作原理、液压支架控制器节点的硬件设计和CAN应用层协议以及软件通信设计..     

高温超导磁浮车悬浮高度测量研究

提出了测量高温超导磁浮车悬浮高度的系统解决方案,着重介绍了尺寸测量信号的提取方法,详细阐述了二值化处理方法和数字处理方法。     

磁浮列车数字悬浮控制器的在线调试技术研究

基于单DSP的悬浮控制器的调试系统及用于磁浮列车悬浮控制的在线调试技术。     

Arduino控制器CAN驱动模块的设计

随着Arduino控制器在测控系统和通信系统中的广泛应用,其CAN总线模块的开发技术日益关键,故将Arduino控制器的CAN驱动设备创建作为研究对象,从硬件电路设计到底层驱动开发进行了详细研究,以Simulink作为开发环境,采用嵌入式Matlab函数模块创建CAN驱动模块,并以实际电机应用例子的通信实验验证模型的准确性和可靠性。通过CANoe测试软件采集的传输通信数据,结果表明基于Simulink开发的CAN通信模块调试成功。这不仅为后续系统级的开发奠定了良好的通信基础,也给其他驱动模块的开发带来了启发。     

基于虚拟样机的磁悬浮控制系统仿真

自从磁浮列车的概念诞生起，研究者们一直采用微分方程描述方法对系统进行研究。但是由于系统是多点耦合，并且严重非线性，这种传统的研究方法已经不能满足研究需要，磁浮列车的飞速发展迫切需要一种新的有效的研究手段。虚拟样机技术是近几年在国际上逐渐发展起来的，它利用三维实物图形建立模型，避免了描述微分方程的困难。文中利用AD—AMS虚拟样机软件组建详细的磁浮列车单个转向架三维模型，以垂向控制系统为研究对象进行虚拟样机仿真分析。最后给出了车辆慢慢悬浮和激励测试的仿真结果，这一结果与实验现象是一致的。该文将虚拟样机技术与磁浮列车系统技术研究有效地结合起来。     

基于双位置环反馈的单电磁铁悬浮控制研究

在磁悬浮列车运行过程中,轨道的不平顺对悬浮系统有很重要的影响.如何克服轨道的干扰是悬浮控制系统设计中一个很重要的问题.基于互补滤波器的思想,提出了一种双位置环反馈的控制方法.通过建立以单电磁铁为对象悬浮系统的数学模型,设计适当的滤波器和控制器,实现了悬浮控制系统的稳定工作,进行了仿真验证.理论分析和仿真结果表明该方法与传统的单位置环反馈控制相比更能够有效地实现悬浮系统对轨道表面低频曲面变化的跟踪,同时对轨道不规则变化造成的高频抖动有较强的抑制能力,为解决轨道的干扰问题提供了一种很好的思路.     

悬浮间隙微分在磁浮列车系统中的应用

为了解决磁悬浮列车系统中普遍存在而难以解决的车轨耦合振动问题,以磁悬浮列车的车辆-轨道模型为研究对象,分析在普通反馈控制规律作用下容易产生车轨耦合振动的原因,提出并实现了在普通反馈控制规律的基础上,引入电磁悬浮间隙的微分信号来抑制车轨耦合振动的方法。考虑到实验过程中,由于噪声的影响,微分信号难以准确获取,介绍了一种能够抑制噪声的微分信号求取方法,给出了实验和仿真结果,验证了本文提出的控制方法的有效性。     

Design of Nonlinear Decoupling Controller for Double-electromagnet Suspension System

Aiming at the coupling characteristic between the two groups of electromagnets embedded in the module of the maglev train, a nonlinear decoupling controller is designed. The module is modeled as a double-electromagnet system, and based on some reasonable assumptions its nonlinear mathematical model, a MIMO coupling system, is derived. To realize the linearization and decoupling from the input to the output, the model is linearized exactly by means of feedback linearization, and an equivalent linear decoupling model is obtained. Based on the linear model, a nonlinear suspension controller is designed using state feedback. Simulations and experiments show that the controller can effectually solve the coupling problem in double-electromagnet suspension system.     

双电磁铁悬浮系统的非线性解耦控制器设计

Aiming at the coupling characteristic between the two groups of electromagnets embedded in the module of the maglev train, a nonlinear decoupling controller is designed. The module is modeled as a double-electromagnet system, and based on some reasonable assumptions its nonlinear mathematical model, a MIMO coupling system, is derived. To realize the linearization and decoupling from the input to the output, the model is linearized exactly by means of feedback linearization, andan equivalent linear decoupling model is obtained. Based on the linear model, a nonlinear suspension controller is designed using state feedback. Simulations and experiments show that the controller can effectually solve the coupling problem in double-electromagnet suspension system.     

基于CAN的磁浮列车车载诊断网络系统的设计

以上海磁浮运营示范线的德国高速磁悬浮列车为背景,以磁悬浮列车的国产化为目的;简要介绍了基于CAN的磁浮列车车载诊断网络系统;为了确保高速磁浮列车可靠的运行,设计了基于CAN的车载诊断网络系统,它是对车载设备诊断信息进行采集、分析并诊断,形成各车载设备的详细诊断信息,而这些诊断信息可以提供给列车驾驶员和地面控制中心进行参考,实时了解磁浮列车的状态;介绍了CAN总线技术及其特点,以及车载诊断网络系统的基本结构和诊断功能。     

基于遗传算法的磁浮列车悬浮控制参数优化

悬浮系统本质上是不稳定的，要通过设计控制器使得闭环系统稳定。对单铁悬浮控制模型，采用基于磁通反馈的间隙PID控制算法，通过合理选取控制参数可以达到良好的控制效果。为使悬浮控制器具有良好的跟踪特性同时保证磁浮列车的乘坐舒适性，需要限定悬浮系统闭环带宽。应用遗传算法进行控制参数优化设计，对基于ITAE的适应度函数进行改进，对不满足闭环系统带宽要求的个体进行惩罚，设计基于遗传算法的悬浮控制控制参数优化算法，并通过实例计算验证了算法的有效性。     

磁悬浮控制系统动态特性研究

悬浮控制系统是磁悬浮列车的一个重要的子系统.在对悬浮系统动态性能的测试中发现,随着控制中比例系数的增加,系统超调量减小,该现象与教科书中所讲述的一般控制系统特性正好相反.文中以单电磁铁悬浮控制系统为研究对象,以教科书中典型系统参数为中间变量,层层深入地剖析了这一现象本质.采用理论分析与数值计算相结合的方法,得到闭环系统增益始终大于1以及积分器的存在,是系统出现随比例系数的增加超调量减小这一现象的根本原因.     

基于最优控制的超导单铁悬浮控制系统研究

悬浮控制是磁悬浮列车的核心技术,其他子系统必须在稳定悬浮的基础上设计。为了降低悬浮的能量损耗,采用超导线材绕制电磁铁的方法,在分析电磁型磁悬浮列车悬浮系统结构特性的基础上,建立了超导单铁悬浮系统的数学模型,并设计了带有电流环的线性二次型最优控制器,通过仿真计算表明,该控制策略不仅能够实现快速、精确、稳定的悬浮,还可以大大降低悬浮功率,达到设计的目的。     

基于LMI的磁浮列车悬浮系统被动容错控制

磁浮列车的悬浮系统是具有多传感器、多控制器的复杂非线性系统,其运行环境十分复杂.一旦发生故障或失效就有可能造成人员伤亡或财产损失.为了提高悬浮系统的安全性和可靠性,针对磁浮列车悬浮系统的电磁铁或功率放大器等执行器故障进行了容错控制问题的研究.在建立磁浮列车悬浮控制系统模型的基础上,从被动容错控制角度出发,采用LMI(线性矩阵不等式)方法设计了悬浮控制系统在执行器故障条件下的容错控制器,并以实际对象参数为例进行了仿真分析.仿真结果表明所设计容错控制器可以实现磁浮列车在故障条件下的稳定悬浮与运行,证明了将基于LMI的被动容错控制策略应用于磁浮列车悬浮控制系统的可行性.