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磁悬浮列车绝对定位装置的研究

作　者: 张军歌
导　师: 陈特放
学　校: 中南大学
专　业: 电气工程
关键词: 磁悬浮列车绝对定位装置电磁兼容故障诊断支持向量机
分类号: U266.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

磁悬浮列车的绝对定位技术是列车的牵引和运行控制系统的核心技术之一,它为列车的安全可靠运行提供了必须的位置、速度和方向信息。本文以高速磁悬浮交通国产化为目的,从列车绝对定位系统的技术要求出发,对电磁感应式绝对定位技术的原理进行了研究,分析了影响绝对定位装置稳定、可靠工作的诸多因素,对绝对定位装置的软、硬件电路进行了设计,并充分考虑了电磁兼容性,同时对绝对定位装置的故障诊断进行了探索,最后对定位装置进行了实验验证。主要工作包括以下几方面内容：1、确定了绝对定位装置实现方案,设计并实现了绝对定位装置硬件电路,通过软件编程实现了列车运行方向判别,编码读取等功能。实验结果表明所设计的绝对定位装置能够很好的实现预期的功能。2、考虑到绝对定位装置所处的复杂电磁环境,以提高系统可靠性为目的,对绝对定位装置电磁兼容性进行设计,通过屏蔽、滤波和接地等途径提高了绝对定位装置的抗干扰能力,以适应磁悬浮列车复杂的电磁环境。3、分析了绝对定位装置可能出现的常见故障,确定了基于信号流的故障定位方法,建立了基于支持向量机的故障综合评估模型,并且通过仿真实验验证了诊断的可靠性。4、对绝对定位装置进行了试验研究,从电磁兼容和环境两方面进行了试验,试验结果表明,绝对定位装置能够满足相关标准的要求。最后对绝对定位装置进行了地面标定和车载实验,结果表明,本文所设计的绝对定位装置读码准确率高,能够很好的满足高速磁悬浮列车运行控制系统的需要。本课题的研究对今后磁悬浮列车定位绝对定位装置的设计具有一定的理论和现实意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 课题背景与意义  8-9
  1.2 磁悬浮列车定位技术研究综述  9-12
    1.2.1 基于查询-应答器的绝对定位技术  9
    1.2.2 基于交叉感应回线的定位技术  9-10
    1.2.3 基于涡流电感式的定位技术  10-11
    1.2.4 基于无线扩频通信的定位技术  11-12
  1.3 课题研究的关键技术和主要任务  12
  1.4 本文的主要内容及安排  12-14
第二章绝对定位装置的设计与实现  14-31
  2.1 绝对定位实现原理  14-15
  2.2 绝对定位读码方案设计  15-17
  2.3 绝对定位装置的硬件设计  17-26
    2.3.1 波形发生电路的选择  17-18
    2.3.2 功率放大电路设计  18-19
    2.3.3 滤波电路设计  19-20
    2.3.4 检波电路的设计  20-23
    2.3.5 比较电路的设计  23-25
    2.3.6 基于FPGA的解码电路的设计  25-26
  2.4 基于FPGA的软件设计与实现  26-30
    2.4.1 方向判别的算法设计  26-28
    2.4.2 编码提取的算法设计  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章绝对定位装置电磁兼容设计  31-39
  3.1 电磁兼容概述  31-32
  3.2 绝对定位装置主要干扰源分析  32-33
    3.2.1 悬浮系统  32
    3.2.2 导向系统  32
    3.2.3 受流系统  32
    3.2.4 车载供电系统  32-33
  3.3 绝对定位装置的抗干扰设计  33-38
    3.3.1 电源的电磁兼容设计  33-35
    3.3.2 防雷电路设计  35-36
    3.3.3 绝对定位装置外壳的设计  36-37
    3.3.4 绝对定位装置的接地设计  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章绝对定位装置的故障分析及诊断  39-49
  4.1 绝对定位装置常见故障分析  39-43
    4.1.1 发射电路故障  39-40
    4.1.2 绝对定位装置信号处理放大电路故障  40-41
    4.1.3 通信故障  41-42
    4.1.4 电源故障  42-43
  4.2 基于信号流法的故障定位  43-45
    4.2.1. 故障的定位  44
    4.2.2 特征的选取  44-45
  4.3 基于支持向量机的故障识别  45-48
    4.3.1 支持向量机算法  45-46
    4.3.2 故障的识别  46-47
    4.3.3 仿真实验  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章绝对定位装置可靠性试验与现场实验分析  49-55
  5.1 电磁兼容试验  49-51
    5.1.1 静电放电抗扰度试验  49
    5.1.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验  49-50
    5.1.3 浪涌抗干扰度试验  50-51
  5.2 温度试验  51-52
    5.2.1 低温试验  51
    5.2.2 高温试验  51-52
  5.3 振动试验  52
  5.4 绝对定位装置现场实验及结果分析  52-54
    5.4.1 地面实验  52-53
    5.4.2 车载实验  53-54
  5.5 本章小结  54-55
第六章总结与展望  55-56
参考文献  56-60
附录Ⅰ  60-65
附录Ⅱ  65-67
附录Ⅲ  67-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表论文及参与科研情况  69

磁悬浮列车绝对定位装置的研究

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