一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统

1.本实用新型涉及高速列车主动悬架控制领域，具体为一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统。


背景技术：

2.高速列车主动悬架系统由悬架、传感器、控制器和作动器组成，采用主动控制能够改善高速列车运行时的性能，明显减缓车体振动，提高高速列车乘坐舒适性和稳定性。高速列车主动悬架系统能够通过传感器实时获取高速列车状态信息，利用状态信息生成满足性能指标的控制量，并通过控制算法控制作动器输出，降低车体振动，但在高速列车主动悬架系统中，由于元器件使用时间的增加、老化、疲劳等原因，将导致系统参数发生微小变化，使系统出现参数不确定性，影响系统控制鲁棒性。
3.传感器作为主动悬架系统信号测量通道的主要元件，一旦出现故障，都将造成完好无故障情况下设计的控制器误控制，甚至出现控制效果部分或完全丧失，达不到原预期控制效果，既影响高速列车乘坐舒适性、稳定性，也影响高速列车的安全性，因此设计一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统是十分有必要的，是非常有实用价值和应用前景的。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型提出一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，用以实时监测高速列车主动悬架系统传感器状况，在高速列车主动悬架系统传感器发生故障时及时对故障传感器信号进行重构，使重构后的信号和无故障信号重新作为容错控制处理单元的输入，处理信号，发送控制指令，控制作动器输出进而进行主动减震，使高速列车运行更平稳、安全。
5.为实现上述目的，本实用新型具体技术方案如下。
6.一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，包括：信号采集单元（1），探测诊断器（2），容错控制处理单元（3）和存储单元（4）；所述信号采集单元（1）分别与所述的探测诊断器（2）和所述的容错控制处理单元（3）相连；所述的探测诊断器（2）与所述的容错控制处理单元（3）相连；所述的存储单元（4）分别与所述的信号采集单元（1）和所述的容错控制处理单元（3）相连。
7.作为优选方式，所述的信号采集单元（1）用于在高速列车行驶过程中采集高速列车振动因子反馈信号；所述的振动因子反馈信号包括高速列车车体垂直加速度，俯仰角速度，侧倾角速度。
8.作为优选方式，所述的探测诊断器（2）用于根据信号采集单元（1）所采集到的高速列车振动因子反馈信号和预置算法联合探测诊断传感器故障情况。
9.作为优选方式，所述的容错控制处理单元（3）用于在发生传感器故障后，通过传感器信号估计补偿，重构故障传感器数据，同时容错控制处理单元（3）处理重构后的信号和无
故障数据信号，发送控制指令给作动器。
10.作为优选方式，所述的存储单元（4）用于存储振动因子反馈信号数据和容错控制处理数据。
11.作为优选方式，当高速列车车体垂直加速度传感器故障时，通过使用俯仰角速度信号，侧倾角速度信号和作动器电流来重构故障信号；当俯仰角速度传感器故障时，通过使用高速列车车体垂直加速度信号，侧倾角速度信号和作动器电流来重构故障信号；当侧倾角速度传感器故障时，通过使用高速列车车体垂直加速度信号，俯仰角速度信号和作动器电流来重构故障信号。
附图说明
12.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
13.图1为本实用新型一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统工作结构示意图。
14.图中标号名称：信号采集单元（1），探测诊断器（2），容错控制处理单元（3）和存储单元（4）。
具体实施方式
15.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
16.一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，包括：信号采集单元（1），探测诊断器（2），容错控制处理单元（3）和存储单元（4）；所述信号采集单元（1）分别与所述的探测诊断器（2）和所述的容错控制处理单元（3）相连；所述的探测诊断器（2）与所述的容错控制处理单元（3）相连；所述的存储单元（4）分别与所述的信号采集单元（1）和所述的容错控制处理单元（3）相连。
17.所述的信号采集单元（1）用于在高速列车行驶过程中采集高速列车振动因子反馈信号；所述的振动因子反馈信号包括高速列车车体垂直加速度，俯仰角速度，侧倾角速度。
18.所述的探测诊断器（2）用于根据信号采集单元（1）所采集到的高速列车振动因子反馈信号和预置算法联合探测诊断传感器故障情况。
19.所述的容错控制处理单元（3）用于在发生传感器故障后，通过传感器信号估计补偿，重构故障传感器数据，同时容错控制处理单元（3）处理重构后的信号和无故障数据信号，发送控制指令给作动器。
20.所述的存储单元（4）用于存储振动因子反馈信号数据和容错控制处理数据。
21.当高速列车车体垂直加速度传感器故障时，通过使用俯仰角速度信号，侧倾角速度信号和作动器电流来重构故障信号；当俯仰角速度传感器故障时，通过使用高速列车车体垂直加速度信号，侧倾角速度信号和作动器电流来重构故障信号；当侧倾角速度传感器故障时，通过使用高速列车车体垂直加速度信号，俯仰角速度信号和作动器电流来重构故障信号。


技术特征：
1.一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，其特征在于，包括：信号采集单元（1），探测诊断器（2），容错控制处理单元（3）和存储单元（4）；所述信号采集单元（1）分别与所述的探测诊断器（2）和所述的容错控制处理单元（3）相连；所述的探测诊断器（2）与所述的容错控制处理单元（3）相连；所述的存储单元（4）分别与所述的信号采集单元（1）和所述的容错控制处理单元（3）相连。2.根据权利要求1所述的一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，其特征在于，所述的信号采集单元（1）用于在高速列车行驶过程中采集高速列车振动因子反馈信号；所述的振动因子反馈信号包括高速列车车体垂直加速度，俯仰角速度，侧倾角速度。3.根据权利要求1所述的一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，其特征在于，所述的探测诊断器（2）用于根据信号采集单元（1）所采集到的高速列车振动因子反馈信号和预置算法联合探测诊断传感器故障情况。4.根据权利要求1所述的一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，其特征在于，所述的容错控制处理单元（3）用于在发生传感器故障后，通过传感器信号估计补偿，重构故障传感器数据，同时容错控制处理单元（3）处理重构后的信号和无故障数据信号，发送控制指令给作动器。5.根据权利要求1所述的一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，其特征在于，所述的存储单元（4）用于存储振动因子反馈信号数据和容错控制处理数据。

技术总结
本实用新型公开了一种高速列车主动悬架系统传感器故障容错控制系统，包括信号采集单元，探测诊断器，容错控制处理单元和存储单元。系统工作时，信号采集单元在高速列车行驶过程中采集高速列车振动因子反馈信号，探测诊断器通过所采集到的高速列车振动因子反馈信号联合探测诊断传感器故障情况，如果传感器发生故障，则容错控制处理单元进行容错控制，通过传感器信号估计补偿，重构故障传感器数据，进而控制作动器输出。该系统通过实时探测诊断传感器故障情况,在传感器发生故障时能够在线对故障信号重构，并进行容错控制处理,使高速列车主动悬架系统在发生传感器故障时仍能满足正常的性能指标，提高高速列车运行的稳定性和安全性。全性。全性。


技术研发人员：孟建军 彭伟尧 李德仓 王建明
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：2021.03.19
技术公布日：2021/11/2