专利名称：一种中低速磁浮列车悬浮控制方法
技术领域：
本发明涉及一种磁浮列车的悬浮控制方法，具体涉及一种参数自适应的中低速磁浮列车悬浮控制方法。
背景技术：
目前，最高运行速度为120km/h左右的中低速磁浮列车(又称城轨磁浮列车)是一种新型的轨道交通工具，其核心技术就是悬浮控制技术。中低速磁浮列车的悬浮控制器通过控制电磁铁线圈内的电流，使得在一定悬浮间隙下，电磁悬浮力等于列车的重力，实现磁浮列车的稳定悬浮。中低速磁浮列车采用多转向架结构，如
图1和图2所示，每节车由五个转向架8组成，每个转向架由左右两侧两个电磁铁5组成，两个电磁铁之间通过抗侧滚梁2连接，实现两侧电磁铁的机械解耦。转向架通过空气弹簧1与车体底部连接，空气弹簧1安装在每个模块两端的托臂上，一节车共有20个空气弹簧，对应20个悬浮控制点。正常情况下，车辆的载荷平均分配在20个空气弹簧上，因此每个空气弹簧受力均勻。车辆的载荷平均分配后通过空气弹簧传输到每个悬浮电磁铁上。磁浮系统本身是不稳定的，需要采用一定的控制方法使电磁铁和轨道之间的间隙保持在一定范围之内，通常采用的悬浮控制方法是PID控制，这种控制方法是利用悬浮间隙、悬浮间隙的积分、悬浮间隙的微分这三个量的加权组合作为控制量，通过选择这三个量的加权系数，使得悬浮系统性能在某一系统参数条件下最优。但这种控制方法得缺点在于 每一组加权系数只能使得悬浮系统性能在某一系统参数条件下最优，当系统参数发生变化时，如果加权系数不作相应得变化，则系统性能会变差，严重时会使得系统变得不稳定。通过分析我们知道，对于中低速磁浮列车，在以下情况下空气弹簧所承受的压力将发生变化(1)当列车进入缓和曲线时，由于转向架发生侧滚，每个空气弹簧所承受的压力将发生变化。(2)当列车进入圆曲线时，由于车体与转向架间的相对位置发生变化，每个空气弹簧所承受的压力将发生变化。(3)当车体载荷发生大范围变化时，如空载到满载和超载，空气弹簧所承受的压力将发生变化。当空气弹簧所承受的压力变化量较大时，相当于控制器受到较大干扰或控制对象参数发生较大变化，系统容易失稳。实际上，上述三种情况都是悬浮系统参数发生了变化。在现有悬浮控制系统中，由于无法测量和评估负载的变化，采用定系数的普通PID控制，在系统参数发生变化时控制算法的加权系数不作相应变化，使得列车悬浮不稳定，影响列车运行性能。
发明内容
本发明提供了一种中低速磁浮列车悬浮控制方法，通过悬浮控制参数的自动调整，适应磁浮列车系统参数的变化，解决中低速常导电磁悬浮磁浮列车负载大范围波动时和列车通过缓和曲线以及圆曲线时出现的悬浮不稳定问题，提高悬浮控制器的控制性能。为实现上述目的，本发明提供了一种中低速磁浮列车悬浮控制方法，其特点是，该方法包含以下步骤
步骤1悬浮控制器在磁浮列车处于不同负载情况下获取定参数PID悬浮控制参数； 步骤1. 1对磁浮列车的负载情况进行分级，记录各级负载情况下的平均负载值，分为
PvH 尺，共η种负载情况；
步骤1. 2计算出磁浮列车在各级负载情况下的悬浮控制参数、、)；
其中，%为悬浮间隙控制参数，Ai为悬浮间隙积分控制参数\为悬浮间隙微分控制参数；
步骤1. 3通过进行若干次悬浮实验，校正悬浮控制参数，逐渐逼近最优控制性能，最终获得若干组不同的最优控制参数组，该若干组最优控制参数组与所述的η种负载情况相对应；
步骤1. 3. 1根据步骤1. 2计算得到的、和&值，设定悬浮控制器的输出电流给定值
为
权利要求
1.一种中低速磁浮列车悬浮控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤步骤1悬浮控制器在磁浮列车处于不同负载情况下获取定参数PID悬浮控制参数；步骤2悬浮控制器获取压力测量装置(6)实时监测的负载压力值信号；步骤3悬浮控制器根据压力测量装置(6)监测的悬浮点的负载变化改变悬浮控制参数；步骤4悬浮控制器根据实时改变的悬浮控制参数进行悬浮控制，并跳转到步骤2。
2.如权利要求1所述的中低速磁浮列车悬浮控制方法，其特征在于，所述的步骤1还包含以下步骤步骤1. 1对磁浮列车的负载情况进行分级，记录各级负载情况下的平均负载值，分为 m"兄，共η种负载情况；步骤1. 2计算出磁浮列车在各级负载情况下的悬浮控制参数Ctp、h、kd、.’其中、力悬浮间隙控制参数，Ai为悬浮间隙积分控制参数\为悬浮间隙微分控制参数；步骤1. 3通过进行若干次悬浮实验，校正悬浮控制参数，逐渐逼近最优控制性能，最终获得若干组不同的最优控制参数组，该若干组最优控制参数组与所述的η种负载情况相对应。
3.如权利要求1所述的中低速磁浮列车悬浮控制方法，其特征在于，所述的步骤2中， 每个所述的空气弹簧(1)底部都设有所述的压力测量装置(6)。
4.如权利要求1所述的中低速磁浮列车悬浮控制方法，其特征在于，所述的步骤2还包含以下步骤步骤2. 1压力测量装置(6)实时监测的压力信号输出至悬浮传感器(7)； 步骤2. 2悬浮传感器(7)对压力信号进行模数转换并传输至悬浮控制器； 步骤2. 3悬浮控制器判断压力信号是否完成模数转换，若是，则跳转到步骤3，若否， 则跳转到步骤2. 2。
5.如权利要求1所述的中低速磁浮列车悬浮控制方法，其特征在于，所述的步骤3还包含以下步骤步骤3. 1悬浮控制器读取监测采样信号；步骤3. 2悬浮控制器取出采样信号中的悬浮点负载值巧；步骤3. 3悬浮控制器判断是否满足A—2 =i^1,若是，则跳转到步骤(3. 6，若否，则跳转到步骤3. 4;步骤3.4悬浮控制器判断是否满足巧> (f ,若是，则跳转到步骤3. 7，若否，即"ο <^^，则跳转到步骤3.5;步骤3. 5悬浮控制器执行h负载情况下的PID参数，并跳转到步骤4 ；步骤3. 6悬浮控制器执行负载情况下的PID参数，η = 2,3,4......,并跳转到步骤4 ；步骤3. 7悬浮控制器执行&负载情况下的PID参数，并跳转到步骤4。
6.如权利要求2所述的中低速磁浮列车悬浮控制方法，其特征在于，所述的步骤1. 3中的悬浮实验还包含以下步骤步骤1. 3. 1根据步骤1. 2计算得到的~和·^值，设定悬浮控制器的输出电流给定值为h=h +、0-式中，s为悬浮间隙，. 为设定的悬浮间隙，h为在设定的悬浮间隙下根据重力和电磁力平衡原理计算得出的电流值；步骤1. 3. 2测量悬浮间隙s值，并观察悬浮系统状态，如悬浮间隙波动、车轨振动等情况；步骤1. 3. 3增大或减小、和&值，判断悬浮是否间隙波动较小，车辆与轨道无共振，动态性能包括调节时间、超调量符合要求，若是，则跳转到步骤1. 3. 4，若否，则跳转到步骤 1. 3. 1 ；步骤1. 3. 4令‘ = ++需要经过多次尝试设定，判断条件是悬浮间隙能够稳定在A附近，并且悬浮间隙波动较小，车辆与轨道无共振，此时的 、、电和、值认为最优。
全文摘要
本发明公开了一种中低速磁浮列车悬浮控制方法，其包含1、悬浮控制器在列车处于不同负载下获取悬浮控制参数；2、悬浮控制器获取压力测量装置实时监测的负载压力值信号；3、悬浮控制器根据压力测量装置监测的悬浮点的负载变化改变悬浮控制参数；4、悬浮控制器实时进行悬浮控制，并跳转到步骤2。本发明通过压力测量装置测量悬浮点压力值，悬浮控制器根据负载变化情况自动调整悬浮控制参数，有效解决中低速常导电磁悬浮磁浮列车负载大范围波动时和列车通过缓和曲线以及圆曲线时出现的悬浮不稳定问题，实现磁浮列车在负载大范围波动和列车通过缓和曲线以及圆曲线时悬浮性能保持不变，提高悬浮控制器的控制性能。
文档编号H02N15/00GK102303544SQ20111017917
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者吉文, 吴小东, 徐俊起, 江浩, 瞿涛, 荣立军, 袁建军, 高定刚 申请人:上海磁浮交通发展有限公司, 上海磁浮交通工程技术研究中心