本文旨在控制磁悬浮列车的悬架。先，根据对单电磁铁模型，反馈控制算法等的理论研究，对悬架控制进行了可行性分析。过建立一个独特的电磁悬架模型，分析了磁悬架系统的传递函数，并选择了PID算法作为基本的反馈控制算法。次，讨论集中在数字悬挂控制的技术实施上。出了数字悬架控制器的软硬件设计图。数字悬挂控制器采用两个DSP处理芯片，并集成了多个外围模块，可以补充信号采集，执行控制算法和生成控制信号，并具有强大的控制性能。
磁悬浮列车的转向架的两侧，安装了由四个电磁体组成的模块，每个模块具有六个自由度[5]。过解耦该系统，可以获得单个电磁悬挂系统的模型。过单独控制它，可以控制整个系统的复杂运动。过分析，单电磁铁悬架动力学模型的示意图如图1所示。过结合以上方程，励磁线圈电流i（t）与气隙之间具有复杂的非线性关系。得c（t）。于系统在稳定运行期间的工作范围较小，因此该方程在平衡点附近被线性化。解特征方程可得出两个开环极点，其中一个在右半平面。
统不稳定，需要反馈控制。PID控制算法简单，参数易于定义，抗干扰能力强，可靠性高。践经验和理论分析表明，该控制规律对大多数工业过程都具有良好的控制效果。中：比例增益；积分时间常数；差分时间常数。征闭环方程为1 D（s）G（s）=0。ID控制器D（s）中每个链接的参数可以根据控制要求使用放置方法进行设计两极。是，通过极配置或最佳控制理论设计的PID参数通常会偏离实际值，因此需要现场调整以确定最佳PID控制参数。字悬挂控制器由于其运行速度快和编程灵活的优点而被广泛使用。PID数字控制算法已经出现。于数字PID位置算法涉及累加运算并需要更多存储空间，因此本设计使用数字PID增量控制算法。量控制算法的优点如下：（1）不需要累加计算。（2）不会发生大量的累积错误。设计数字PID控制器时，只有充分利用快速DSP操作速度，强大的逻辑判断力和灵活的编程的优势，我们才能克服就控制性能而言，模拟控制器。统的PID控制是一种独特的反馈控制。管它可以使系统实现无静态错误的控制，但是它通常无法平衡快速响应和静态稳定性。此，引入了PID多反馈控制技术。反馈PID控制技术是指在传统PID控制的基础上，将影响系统稳定性的其他PID变量包括在监视中，并将这些参数变量的更改直接引入控制逻辑中，以实现执行相应的控制响应。种改进可以增强系统的控制效果，安全性和智能性。
速和中速磁悬浮列车使用电磁吸引力作为悬浮力。电磁体未通电时，磁悬浮链会掉落在导轨上，并且悬浮气隙最大。磁体通电后，由于导轨和磁铁之间的吸引力，火车被吸进去。
且气隙越小，吸引力越大，因此必须及时减小电磁体的励磁电流以减小吸引力，否则火车将被铁轨牢固地吸引。导。磁悬浮装置的目的是使列车稳定地悬挂在平衡位置Co上。稳定的悬架过程中，气隙会在平衡位置附近周期性变化，如图2所示。磁体和导轨之间的吸引力由流经线圈的励磁电流确定。磁体。磁电流由H型全桥斩波电路产生。的两个臂由完全受控的器件和二极管组成，负载（电磁线圈）可以等效于L和R的串联电路。为电容。PWM脉冲发生器产生一个传导信号，控制IGBT的传导角度，控制输出电流的大小，并在调节悬浮力方面发挥作用。挂控制器使用TMS320F2812型的DSP处理芯片作为主控制芯片。具有很高的计算精度，速度快，实际参数的修改和调试，丰富的外围接口，具有一定的数字信号处理能力和强大的控制功能，可以快速，大量地处理数据，非常适合悬架控制场合。于两个DSP芯片设计的悬架控制器如图3所示，其中包含几个模块。架控制是由不同的模块共同完成的。先，传感器将检测到的气隙的大小，电磁体运动的加速度，激励电流和其他信号转换为相应大小的电流信号，并将其发送到运算放大器滤波以过滤高次谐波，恒温阀芯然后将它们发送到调节电路以调节其幅度。值随后被发送到A / D转换器芯片的输入端，以进行模数转换和输出到第一个DSP芯片。一个DSP芯片负责数据采集和预处理，并存储在双端口RAM中，以读取第二个DSP芯片。二个DSP芯片主要负责算法分析和数据计算，并发出与占空比对应的PWM脉冲。PWM由控制电路放大，并控制斩波电路中的导通和关断IGBT，以完成对电磁力的控制。电路设计。于磁悬浮系统的非线性特性，悬浮控制数据的计算量很大。时，悬架系统对控制器的速度有更高的要求。TMS320F2812是专门用于控制的高性能定点DSP处理芯片。具有高速度和实时性，并且可以满足上述要求。DSP处理芯片。者协同工作，大大提高了工作效率和运行速度，满足了复杂悬架控制系统对精度和实时性的要求。个外围电路的设计。波电路。感器收集的三个信号（例如电流，气隙和加速度）必须经过适当处理，最后转换为数字信号。部电路会产生高频噪声，该噪声会叠加在传感器信号上，并使信号回落。
架控制系统对数据可靠性有很高的要求，因此必须对信号进行滤波。滤波器可以抵抗混叠，抑制噪声并提高系统精度。号调理电路。号一旦被滤波电路滤波，就必须由调节电路进行适当的调节，以使信号电流或电压满足A / D转换器输入端子的输入要求。节电路的主要条件是减小和补偿，并且调节后的模拟信号的电压范围为0至3 V. A / D转换器。本文中，控制器设计程序使用外部A / D转换器AD7864AS的目标是减少DSP处理芯片上的负载并提高其处理能力。部扩展存储器。部扩展存储器使用IDT70V24L芯片，该芯片提供两个独立的端口，每个端口具有自己的独立控制源，地址和I / O引脚，以确保读取和写入独立且同步。动电路。DSP产生的PWM脉冲从I / O端口发送，幅度由控制芯片通过电平转换芯片和光耦合器隔离电路放大，以响应IGBT导通要求。架主控制器程序执行的工作主要包括初始化操作，A / D转换，计时器设置，中断处理和子程序调用。
程序的运行主要包括三个环节，即确定电磁铁的位置，以开环和闭环控制方式启动系统。中，闭环控制程序的设计是最关键的。前内部回路的PI控制和外部位置回路的PID控制共同构成悬架控制器的闭环控制部分。圈和外圈一起工作，可以大大提高控制效果。此，闭环控制程序应包括数字PI控制算法和数字PID控制算法。
执行主程序期间，主程序将控制算法作为中断子例程调用。悬架控制器程序的操作流程如图4所示。
程序首先执行初始化指令。变量分配初始值，禁用看门狗，设置时钟寄存器，启动计时器，计数器和A / D转换器。始化完成后，检查浮动命令输入端口很多次。果获得浮动命令，则悬架控制器开始执行一系列操作，例如数据采集，信号调节，控制算法子例程调用和脉冲输出PWM在程序控制下。后继续查询浮动命令输入并进入下一个循环。架控制算法程序是执行悬架控制的关键环节。
制算法的子例程开始执行。首先评估气隙值和标称值之间的关系，根据判断结果确定PID参数的调整，然后确定电流变化。后将电流环添加到位置环，并使用PI控制算法根据加速度值定义相应的PI参数。部加速环和内部间隙环共同作用以影响控制算法的输出。算法适应性强，精度高。
文介绍了数字悬挂控制器的设计图。方案采用双DSP结构，DSP之间的数据通过双端口RAM共享和交互，大大提高了效率和运算速度。择PID数字增量算法，并引入多反馈控制的概念来确定双闭环PID控制方案，以扩大当前的内部环路。方案可以最大程度地满足复杂悬架控制系统的实时性和准确性要求。过仿真验证，与使用单个DSP和传统控制算法的悬架控制器相比，控制效果得到了显着提高。
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