[发明专利]一种基于车轨状态监测的悬浮冗余控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于车轨状态监测的悬浮冗余控制系统，其特征在于，该系统用于在控制列车稳定悬浮的同时对车轨状态进行检测，并通过对悬浮间隙和电磁铁振动情况的分类和学习确定状态类型，所述的系统包括相互连接的电磁铁驱动主电路模块、用于正常情况悬浮控制的第一控制板和用于正常情况下车轨状态监测诊断和异常情况下替代第一控制板进行悬浮冗余控制的第二控制板；

所述电磁铁驱动主电路模块包括用于控制切换第一控制板和第二控制板的第三FPGA模块和用于悬浮控制的驱动模块，所述的第三FPGA模块和驱动模块相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于车轨状态监测的悬浮冗余控制系统，其特征在于，所述第一控制板包括相互连接的第一FPGA模块和第一DSP模块；所述第二控制板包括相互连接的第二FPGA模块、第二DSP模块和存储模块；所述第一DSP模块和第二DSP模块连接；所述驱动模块的输出端分别与第一DSP模块和第二DSP模块连接；

所述第一FPGA模块和第二FPGA模块，用于采集并处理传感器信号；

所述第一DSP模块，用于计算控制量并进行以太网或CAN通信；

所述第二DSP模块，用于进行对车轨状态进行监测诊断。

3.根据权利要求2所述的一种基于车轨状态监测的悬浮冗余控制系统，其特征在于，所述存储模块包括Flash存储器，用于存储传感器信号和第二DSP模块发送的监测诊断信号。

4.根据权利要求2所述的一种基于车轨状态监测的悬浮冗余控制系统，其特征在于，所述传感器信号包括4路间隙信号和2路加速度信号。

5.根据权利要求1所述的一种基于车轨状态监测的悬浮冗余控制系统，其特征在于，所述第一控制板和第二控制板分别通过接插件与电磁铁驱动主电路模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于车轨状态监测的悬浮冗余控制系统，其特征在于，所述驱动模块包括依次连接的驱动板和IGBT模块；所述IGBT模块用于接收驱动板输出的PWM波并输出控制电流至电磁铁进行悬浮控制。

7.一种基于权利要求2所述的基于车轨状态监测的悬浮冗余控制系统的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：传感器信号同时向第一控制板和第二控制板进行传递，第一FPGA模块和第二FPGA模块同时接收传感器信号；

步骤S2：正常情况下，第一控制板进行悬浮控制，第二控制板进行车轨状态的监测诊断；

步骤S3：异常情况下，当第一控制板出现故障时，第二DSP模块接收不到第一DSP模块发送的信号，此时经过第三FPGA模块控制第二控制板接替第一控制板进行悬浮控制，原第二控制板的车轨状态监测诊断工作暂停，并以此为终止时间点将分类和分析结果存于Flash存储器中；在第一控制板恢复工作后，第二控制板继续承担相应的监测功能。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

悬浮控制过程：第一FPGA模块对所采集的传感器信号经过滤波处理后传递给第一DSP模块计算控制量并实现以太网或CAN通信，控制信号反馈给第一FPGA模块，经过第三FPGA模块传递到驱动板生成PWM波，驱动IGBT模块产生控制电流控制电磁铁悬浮工作；

监测诊断过程：第二FPGA模块对传感器信号进行处理后存储于Flash存储器；第二DSP模块建立概率神经网络并按照不同故障类型对悬浮情况进行分析并根据车轨状态进行分类，分类结果反馈到Flash存储器中进行存储，并将分析结果传递给第一DSP模块，对用于控制悬浮的输出量进行实时调整，使得控制输出能够确保稳定悬浮间隙的控制电流。