[发明专利]悬挂式磁悬浮列车系统的导向控制方法

说明书

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。

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；