论文部分内容阅读
随着我国新型城镇化进程不断推进,城市交通运输基础力量薄弱日益凸显出来。城市轨道交通作为一种安全、快速、绿色的交通方式,能很大程度上弥补薄弱的城市交通运输力量。自动门是城市轨道车辆运行中经常使用的设备之一,是关系乘客人生安全的重要方面,由自动门故障引起的列车延误事件和伤亡事故屡见不鲜。随着科技的进步,电控电动自动门作为一种新型自动门系统逐渐替代传统的电控气动自动门。基于无刷直流电机的电控电动自动门系统在可靠性、稳定性和使用寿命方面具有较大的优势。因此,对基于无刷直流电机的城市轨道车辆自动门控制系统的研究具有重要的意义。本文在分析城市轨道车辆自动门控制系统构成和功能需求的基础上,以门控无刷直流电机为控制对象,对门控无刷直流电机调速性能、换相转矩脉动和自动门防挤压功能激活算法三方面进行深入的研究,并采用三种切合实际的解决方案对这三方面进行改进,然后结合TI公司DSP TMS320F2812控制芯片对城市轨道车辆自动门控制系统的软硬件和上位机监控界面进行设计。首先,针对较低分辨率位置传感器的门控无刷直流电机,在传统离散滑模控制器的基础上,从实际应用出发,采用一种变采样的离散滑模控制器来提高自动门系统的控制性能;针对门控无刷直流电机固有的换相转矩脉动,采用单斩PWM_ON调制方式抑制门控无刷直流电机换相转矩脉动,提高门体运动的稳定性,减小因为门控无刷直流电机换相转矩脉动引起的自动门门体振动和噪声;针对防挤压功能激活时机判断不准造成的列车延误事件,采用多重分段激活法和全程电流保护法的方法来提高自动门系统防挤压功能的准确性和安全性,并对所提方法的可行性进行分析验证。其次,根据城市轨道车辆自动门控制系统的组成和功能要求,对城市轨道车辆自动门控制系统的硬件进行设计,主要包括DSP主控电路、门控无刷直流电机功率驱动电路、电流、位置和速度检测电路以及保护隔离电路等。最后,以硬件电路和Visual C++6.0开发环境为基础,对城市轨道车辆自动门控制系统的软件和上位机监控界面进行设计,并对门控无刷直流电机的工作状态和控制方法进行实验验证。城市轨道车辆自动门控制系统软件主要包括门宽参数自学习程序、自动门速度曲线程序、防挤压功能控制程序、门控无刷直流电机驱动程序等。