[发明专利]一种结合振动辨识的磁浮列车动态悬浮控制方法

说明书

本发明涉及一种结合振动辨识的磁浮列车动态悬浮控制方法，包括：获取悬浮状态信号，通过误差比较器得到悬浮状态信号和期望状态信号的间隙误差，将间隙误差传输至悬浮控制器；获取振动信号，通过振动辨识器得到振动信号的振幅和频率传输至陷波滤波器，陷波滤波器输出过滤后的振幅和频率传输至悬浮控制器；在悬浮控制器中，间隙误差通过悬浮控制算法得到第一控制信号，陷波信号通过振动控制算法得到第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号的叠加值即为悬浮控制器的输出控制信号。与现有技术相比，本发明具有解决振动问题所导致的舒适性差，有效提高列车的悬浮性能等优点。

技术领域

本发明涉及磁浮列车控制技术领域，尤其是涉及一种结合振动辨识的磁浮列车动态悬浮控制方法。

背景技术

磁浮列车作为一种新型的轨道交通工具，能够在有效达成高铁、地铁等大容量交通运输工具相类似载客需求的前提下实现无接触运行，从而避免了以往轨道交通面临的轮轨磨损问题和噪声问题，进而有效降低了运营维护成本，并且提高了运行速度上限。此外，由于目前研发与运行的磁浮列车均采用“抱轨”形式，因此有效避免了脱轨等重大事故发生的可能性，进而提高了安全可靠性。电磁铁是保证磁浮列车稳定悬浮的执行机构，而悬浮控制系统结合悬浮传感器和加速度传感器所输出信号改变电磁铁内部电流大小，使磁浮列车能够在期望悬浮间隙处(8mm～10mm)处进行稳定悬浮。在过去几十年的开发研究过程中，磁浮列车技术基本成熟，但是由于控制电流和悬浮间隙的高阶耦合，悬浮系统具有很强的非线性和开环不稳定性。此外，由于垂向微小振动的影响，对悬浮控制的性能和乘坐舒适性都造成了一定影响。因此，对悬浮控制器的优化和重设计提出了很高的挑战。

目前，商业化运行的均为电磁悬浮型磁浮列车(EMS型磁浮列车)。当前，大多数磁浮列车的悬浮控制器均采用PID控制器进行控制，采用悬浮控制为主。在这种情况下虽然能满足大多数情况下的运行需求，但是并没有对振动情况(如电磁铁振动)进行仔细分析，因此当外界扰动造成某一悬浮点振动幅值较大或频率较高时会导致系统性能降低，在影响乘坐舒适度的同时可能会使悬浮稳定性降低，甚至失稳。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结合振动辨识的磁浮列车动态悬浮控制方法，解决振动问题所导致的舒适性差，有效提高列车的悬浮性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种结合振动辨识的磁浮列车动态悬浮控制方法，包括：

获取悬浮状态信号，通过误差比较器得到悬浮状态信号和期望状态信号的间隙误差，将间隙误差传输至悬浮控制器；

获取振动信号，通过振动辨识器得到振动信号的振幅和频率传输至陷波滤波器，陷波滤波器输出过滤后的振幅和频率至悬浮控制器；

在悬浮控制器中，间隙误差通过悬浮控制算法得到第一控制信号，陷波信号通过振动控制算法得到第二控制信号，第一控制信号和第二控制信号的叠加值即为悬浮控制器的输出控制信号；

输出控制信号经过斩波器得到控制电流，对执行机构进行控制。

进一步地，所述悬浮控制算法对列车的动态悬浮间隙进行调节，悬浮控制器输出的第一控制信号通过执行机构使列车悬浮间隙逼近于期望悬浮间隙。

进一步地，所述振动控制算法对列车动态悬浮过程中的振动情况进行抑制，悬浮控制器输出的第二控制信号通过执行机构使列车在稳定悬浮时振动逼近于零。

进一步地，所述的悬浮控制器是由悬浮控制算法和振动控制算法共同构成的DSP控制电路。

进一步地，所述悬浮控制算法的表达式为：

其中，K_p，K_i，K_d为设定的控制参数；e(t)为悬浮状态信号和期望状态信号的间隙误差；u(t)为第一控制信号。