[发明专利]一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统

权利要求书

1.一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1：开启受电弓主动控制系统和开关阀死区检测，获取受电弓气囊目标压强r以及开关阀死区初始检测值；

所述开关阀包括充气阀和排气阀；

步骤2：实时采集受电弓气囊压强P，若P与r不相等，则以上一次的开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿，若相等，则受电弓主动控制系统处于稳压状态，结束补偿；

步骤3：判断当前受电弓气囊压强P是否与目标压强相等，若相等，则受电弓主动控制系统处于稳压状态，结束补偿；否则，依据当前受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u和当前受电弓气囊压强P进行开关阀死区检测，并以开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿；

其中，所述开关阀死区检测值的获取方法为：

利用极值搜索算法进行死区检测，以受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号作为输入信号，经过线性变换后输入高通滤波器滤去直流成分后，再经过解调信号获取梯度信息，对所获得的梯度信息依次进行低通滤波和积分处理，并以经积分处理后的信号和激励信号相加作为新的输入信号，直到搜索到开关阀死区临界值，以使得受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号使受电弓升弓气囊压强达到目标值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性变换通过采用增益为4～10的放大器实现。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激励信号为asin(ωt)，且sin(ωt)为所述解调信号，a为激励信号幅值，取值为0.01～0.05；ω为激励信号的角频率，取值为500Hz～3000HZ。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，高通滤波和低通滤波的截止周期分别为T_HP、T_LP，T_HP为1/50～1/200，T_LP为1/30～1/90，且积分处理中的增益为k，取值为3～8。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述步骤2中对开关阀驱动信号进行补偿包括以下两种情况：

当P＜r时，以上一次的充气阀死区检测值作为开关阀驱动信号的补偿值；

当P＞r时，以上一次的排气阀死区检测值作为开关阀驱动信号的补偿值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中依据当前受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u和当前受电弓气囊压强P进行开关阀死区检测，并以开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿的具体过程如下：

对受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u的取值标定为-1～1；

当连续n周期内u<0且P不变化时，不断进行排气阀死区检测，并以排气阀死区当前检测值作为开关阀驱动信号进行补偿，直到受电弓气囊压强P等于r，结束开关阀死区检测，获取最新开关阀死区检测值，返回步骤2；

当连续n周期内u>0且P不变化时，不断进行充气阀死区检测，并以充气阀死区当前检测值作为开关阀驱动信号进行补偿，直到受电弓气囊压强P等于r，结束开关阀死区检测，获取最新开关阀死区检测值，返回步骤2。

7.一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿系统，其特征在于，包括：

受电弓气囊压强设置单元，用于设置受电弓气囊压强目标值；

受电弓主动控制器，用于输出受电弓开关阀控制信号；

状态机，用于设定受电弓控制系统状态转移规则；

开关阀死区检测单元，用于搜索开关阀死区临界值；

逻辑选择器，依据受电弓气囊压强目标值、实时值以及受电弓主动控制器的输出信号，选择开关阀死区检测值；

受电弓气囊压强实时采集单元，用于实时采集受电弓气囊压强；

补偿单元，用于将逻辑选择器所选的开关阀死区检测值和受电弓主动控制器输出的受电弓开关阀控制信号叠加后，输出至开关阀驱动单元。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述开关阀死区检测单元包括排气阀死区检测单元和充气阀死区检测单元；

所述排气阀死区检测单元和充气阀死区检测单元均利用极值搜索模块进行死区检测，以受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号作为输入信号，经过线性变换后输入高通滤波器滤去直流成分后，再经过解调信号获取梯度信息，对所获得的梯度信息依次进行低通滤波和积分处理，并以经积分处理后的信号和激励信号相加作为新的输入信号，直到搜索到开关阀死区临界值。