[发明专利]一种基于实时仿真系统的磁悬浮列车实验台控制系统

说明书

本发明公开了一种基于实时仿真系统的磁悬浮列车实验台控制系统，包括实时处理器、悬浮传感器、斩波器和管理计算机，悬浮传感器将采集的信号输入给实时处理器，实时处理器对信号进行转换和运算，并输出控制信号给斩波器，斩波器对信号进行功率放大，调整电磁铁的电流以控制电磁铁的吸力，管理计算机通过以太网与实时处理器通讯，管理计算机通过Simulink和DSPACE实时仿真系统软件进行控制方案设计和编译，并将代码下载到实时控制器，读取实时处理器中数据，对数据进行分析和读写；本发明为磁悬浮列车控制方案优化验证提供了方便、快捷的平台，避免复杂的悬浮控制算法代码编写和底层硬件设计，实现控制算法图形化设计和自动编译，算法可读性和可靠性强。

技术领域

本发明涉及磁悬浮控制领域，具体为一种基于实时仿真系统的磁悬浮列车实验台控制系统。

背景技术

磁悬浮控制算法是磁悬浮列车技术中的关键技术，控制算法的研究、设计与验证多基于磁悬浮实验平台，设计可靠、方便快捷的磁悬浮控制系统是开展实验研究的基础。

磁悬浮控制技术经历了模拟控制器和数字控制器两个阶段，早期悬浮控制器采用硬件电路来实现，特点是响应快，但参数调整困难，不能根据算法灵活的改变硬件结构。而随着DSP(Digital Signal Processing)数字信号处理器的发展，目前多数磁浮实验台和列车的控制系统是基于DSP实现的。

目前磁悬浮控制系统设计多数基于DSP数字信号处理器，需设计并制造硬件电路板，设计控制方案时，编程实现控制算法，将代码集成于硬件电路中，用磁浮实验台对系统进行测试。该过程面临问题主要有：采用这种方法学者和工程技术人员在进行控制算法优化和设计需要大量汇编语言和C语言编写代码，需进行大量的底层硬件驱动和电路设计，还需进行A/D和D/A转换模块设计，开展悬浮控制算法设计与优化时开展如此大量的硬件驱动设计和电路设计，浪费精力；有的研究人员并不精通控制电路知识，这种方法更是增大了悬浮控制算法的设计难度；此外，手工编程还面临代码不可靠风险，代码可读性差，后续传承性差，极大地限制了控制算法的优化和验证效率。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种基于实时仿真系统的磁悬浮列车实验台控制系统，克服了传统方法中大量的硬件驱动和电路设计的难题，避免了复杂的代码编写，算法可读性极强，控制代码自动编译生成，可靠性强，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于实时仿真系统的磁悬浮列车实验台控制系统，包括基于DSPACE实时仿真系统的实时处理器、与所述实时处理器的输入端口连接的悬浮传感器、与所述实时处理器的输出端口连接的斩波器，以及与所述实时处理器通过以太网通讯的管理计算机；

所述悬浮传感器将采集的电磁铁悬浮间隙和电磁铁振动加速度信号输入到所述实时处理器；所述实时处理器对悬浮传感器信号进行转换和运算处理并输出控制信号，所述斩波器对所述实时处理器输出的控制信号进行功率放大，并根据控制信号调整电磁铁的电流以控制电磁铁的吸力；所述管理计算机运行MATLAB/Simulink，建立控制方案流程图,将控制方案自动编译生成控制代码，并将控制代码下载到所述实时处理器中,所述管理计算机可以访问实时处理器中正在运行的实时程序，对采集到的传感器输入信号和实处理器控制信号进行可视化分析，以及参数的读取和修改。

进一步地，所述实时处理器通过模拟接口接收传感器信号，利用内置模数转换卡将模拟信号转换为数字信号，所述实时处理器内部的数字信号处理器依照控制算法对信号进行运算处理，得到控制信号，通过内置数模转换卡将数字信号转换为模拟信号输出。

进一步地，所述DSPACE实时仿真系统具体为基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及半实物仿真的硬件和软件工作平台，可与MATLAB/Simulink实现完全无缝的连接。