磁浮列车运动系统测试方法

申请号 CN202311788871.X 申请日 2023-12-25 公开(公告)号 CN118011855A 公开(公告)日 2024-05-10
申请人 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院); 高速飞车山西省实验室; 发明人 毛凯; 姜鑫; 韦克康; 郭永勇; 尹少博;
摘要 本 申请 实施例 提供一种 磁浮列车 运动系统测试方法,涉及磁浮列车技术领域。该方法通过配置基于 硬件 在环的 半实物仿真 模型,将真实配置的磁浮列车运动系统的 控制器 电性连接至半实物仿真模型;通过控制器下发指令至半实物仿真模型,进行基于指令执行正确性的磁浮列车运动系统的正常运行工况测试;通过向半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的磁浮列车运动系统的故障运行工况测试。本申请可以验证各系统控制器之间数据及功能交互的正确性与可靠性,在正式试验前,降低试验成本,提前释放技术 风 险,加快全系统研制进度。
权利要求

1.一种磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,包括:
配置基于硬件在环的半实物仿真模型,将真实配置的磁浮列车运动系统的控制器电性连接至所述半实物仿真模型;
通过所述控制器下发指令至所述半实物仿真模型,进行基于指令执行正确性的所述磁浮列车运动系统的正常运行工况测试;
通过向所述半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的所述磁浮列车运动系统的故障运行工况测试。
2.根据权利要求1所述的磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,所述半实物仿真模型包括列车参数设定程序,用于对所述磁浮列车实时运行的基本参数进行计算。
3.根据权利要求2所述的磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,所述半实物仿真模型包括列车悬浮/滑跑判定程序,用于根据所述控制器判断所述列车的运行模式。
4.根据权利要求3所述的磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,所述半实物仿真模型包括列车多自由度运动计算程序,用于对所述列车多自由度运行状态进行计算。
5.根据权利要求1所述的磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,所述配置基于硬件在环的半实物仿真模型,将真实配置的磁浮列车运动系统的控制器电性连接至所述半实物仿真模型的步骤还包括:
通过所述控制器向所述半实物仿真模型下发参数,并获取所述半实物仿真模型的参数接收状态,以进行所述所述控制器和所述半实物仿真模型间的通信测试。
6.根据权利要求1所述的磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,所述通过所述控制器下发指令至所述半实物仿真模型,进行基于指令执行正确性的所述磁浮列车运动系统的正常运行工况测试的步骤还包括:
判断所述列车是否能够按照预设目标运行曲线运行,且变流器输出电流是否正常、轨旁开关是否按照所述指令执行分合闸动作,若均是,则认定所述正常运行工况测试通过;反之则认定所述正常运行工况测试不通过。
7.根据权利要求1所述的磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,所述通过向所述半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的所述磁浮列车运动系统的故障运行工况测试的步骤还包括:
所述预设故障包括变流器故障、列车本体故障、轨旁开关站故障中至少一种。
8.根据权利要求1所述的磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,所述通过向所述半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的所述磁浮列车运动系统的故障运行工况测试的步骤还包括:
判断注入相应故障后是否执行预设故障应对规则,若是,则认定所述故障运行工况测试通过;若否,则认定所述故障运行工况测试不通过。
9.根据权利要求8所述的磁浮列车运动系统测试方法,其特征在于,所述通过向所述半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的所述磁浮列车运动系统的故障运行工况测试的步骤还包括:
判断注入相应故障后是否执行预设故障应对规则并将所述故障上报至牵引监控界面,若是,则认定所述故障运行工况测试通过;若否,则认定所述故障运行工况测试不通过。
10.一种磁浮列车运动系统测试平台,其特征在于,包括:
半实物仿真模型和控制器;其中,
所述控制器为真实配置,并电性连接于所述半实物仿真模型;
所述半实物仿真模型和所述控制器之间进行数据交互,以用于:
通过所述控制器下发指令至所述半实物仿真模型,进行基于指令执行正确性的所述磁浮列车运动系统的正常运行工况测试;
通过向所述半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的所述磁浮列车运动系统的故障运行工况测试。

说明书全文

磁浮列车运动系统测试方法

技术领域

[0001] 本申请涉及磁浮列车技术领域,具体地,涉及一种磁浮列车运动系统测试方法。

背景技术

[0002] 在当前超高速磁悬浮列车发展的大背景下,超高速磁悬浮列车的运行速度可以超过1000km/h,受到了国内外的广泛关注。
[0003] 超高速磁悬浮列车在轨道上运行时,地面牵引变流设备为直线电机定子段供电,并产生行波磁场,行波磁场带动列车运行。牵引控制系统根据当前列车的运行状态调整变流器输出电压开关控制器根据列车当前的位置结合换步策略控制对沿线轨旁开关站进行分合闸动作,对输出至直线电机定子段的电流频率相位、幅值进行控制,使列车按照规划轨迹运行。超高速磁悬浮列车最终的控制对象为列车,因此准确的描述列车运行过程中的运行状态(速度、位置、姿态等)显得尤为重要。
[0004] 由于超导直线电机的动子采用超导磁体,若每次试验均用超导磁体进行运行,很多列车实际运行的工况对试验场地的要求较高,浪费大量的人物力,耗材耗时。并且未经验证的系统安全性较低,无法达到试验目的。发明内容
[0005] 为了解决上述技术缺陷之一,本申请实施例中提供了一种磁浮列车运动系统测试方法、测试平台、电子设备、存储介质。
[0006] 根据本申请实施例的第一个方面,提供了一种磁浮列车运动系统测试方法,该方法包括:
[0007] 配置基于硬件在环的半实物仿真模型,将真实配置的磁浮列车运动系统的控制器电性连接至半实物仿真模型;
[0008] 通过控制器下发指令至半实物仿真模型,进行基于指令执行正确性的磁浮列车运动系统的正常运行工况测试;
[0009] 通过向半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的磁浮列车运动系统的故障运行工况测试。
[0010] 在本申请一个可选的实施例中,半实物仿真模型包括列车参数设定程序,用于对磁浮列车实时运行的基本参数进行计算。
[0011] 在本申请一个可选的实施例中,半实物仿真模型包括列车悬浮/滑跑判定程序,用于根据控制器判断列车的运行模式。
[0012] 在本申请一个可选的实施例中,半实物仿真模型包括列车多自由度运动计算程序,用于对列车多自由度运行状态进行计算。
[0013] 在本申请一个可选的实施例中,配置基于硬件在环的半实物仿真模型,将真实配置的磁浮列车运动系统的控制器电性连接至半实物仿真模型的步骤还包括:
[0014] 通过控制器向半实物仿真模型下发参数,并获取半实物仿真模型的参数接收状态,以进行控制器和半实物仿真模型间的通信测试。
[0015] 在本申请一个可选的实施例中,通过控制器下发指令至半实物仿真模型,进行基于指令执行正确性的磁浮列车运动系统的正常运行工况测试的步骤还包括:
[0016] 判断列车是否能够按照预设目标运行曲线运行,且变流器输出电流是否正常、轨旁开关是否按照指令执行分合闸动作,若均是,则认定正常运行工况测试通过;反之则认定正常运行工况测试不通过。
[0017] 在本申请一个可选的实施例中,通过向半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的磁浮列车运动系统的故障运行工况测试的步骤还包括:
[0018] 预设故障包括变流器故障、列车本体故障、轨旁开关站故障中至少一种。
[0019] 在本申请一个可选的实施例中,通过向半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的磁浮列车运动系统的故障运行工况测试的步骤还包括:
[0020] 判断注入相应故障后是否执行预设故障应对规则,若是,则认定故障运行工况测试通过;若否,则认定故障运行工况测试不通过。
[0021] 在本申请一个可选的实施例中,通过向半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的磁浮列车运动系统的故障运行工况测试的步骤还包括:
[0022] 判断注入相应故障后是否执行预设故障应对规则并将故障上报至牵引监控界面,若是,则认定故障运行工况测试通过;若否,则认定故障运行工况测试不通过。
[0023] 根据本申请实施例的第二个方面,提供了一种一种磁浮列车运动系统测试平台,其特征在于,包括:
[0024] 半实物仿真模型和控制器;其中,
[0025] 控制器为真实配置,并电性连接于半实物仿真模型;
[0026] 半实物仿真模型和控制器之间进行数据交互,以用于:
[0027] 通过控制器下发指令至半实物仿真模型,进行基于指令执行正确性的磁浮列车运动系统的正常运行工况测试;
[0028] 通过向半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的磁浮列车运动系统的故障运行工况测试。
[0029] 根据本申请实施例的第三个方面,提供了一种计算机设备,包括:存储器;处理器;以及计算机程序;其中,计算机程序存储在存储器中,并被配置为由处理器执行以实现如本申请实施例的第一个方面任一项方法的步骤。
[0030] 根据本申请实施例的第四个方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序;计算机程序被处理器执行以实现如本申请实施例的第一个方面任一项方法的步骤。
[0031] 采用本申请实施例中提供的磁浮列车运动系统测试方法,具有以下有益效果:
[0032] 根据本申请的方法,在半实物仿真平台上进行列车在正常运行工况和故障运行工况下的运行情况测试,可以验证各系统控制器之间数据及功能交互的正确性与可靠性,在正式试验前,降低试验成本,提前释放技术险,加快全系统研制进度。附图说明
[0033] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0034] 图1为本申请实施例提供的磁浮列车运动系统测试方法的流程图
[0035] 图2为本申请实施例提供的半实物仿真平台组成示意图;
[0036] 图3为本申请实施例提供的磁浮列车运动系统测试平台的结构图;
[0037] 图4为本申请一个实施例提供的计算机设备结构示意图。

具体实施方式

[0038] 为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039] 请参见如图1所示的步骤:
[0040] S1:配置基于硬件在环的半实物仿真模型,将真实配置的磁浮列车运动系统的控制器电性连接至半实物仿真模型。
[0041] 在本申请的其中一些实施例中,半实物仿真模型包括列车参数设定程序,用于对磁浮列车实时运行的基本参数进行计算。
[0042] 在本申请的其中一些实施例中,半实物仿真模型包括列车悬浮/滑跑判定程序,用于根据控制器判断列车的运行模式。
[0043] 在本申请的其中一些实施例中,半实物仿真模型包括列车多自由度运动计算程序,用于对列车多自由度运行状态进行计算。
[0044] 在具体实施中,如图2所示,接收外部控制信号及运行信息至半实物仿真模型中,半实物仿真模型参数设定程序对列车实时运行的基本参数进行更新计算,同时根据控制器信息判断列车此时运行在滑跑还是悬浮状态。在此基础上,结合理论仿真与历史试验数据,对列车多自由度运行状态进行分析计算,并将列车运行数据输出至外部系统中。
[0045] 具体的,搭建列车运动系统半实物仿真模型,具备数据通信接口,可选的,包括Aurora光纤通信、以太网通信、IO通信等。半实物仿真模型通过接口设备与真实配置的控制器进行硬件连接。
[0046] 在本申请实施例中,半实物仿真模型的工作原理是将真实硬件设备与虚拟环境相结合,共同运行仿真任务。硬件在环实时仿真是真的控制器连接假的被控对象,以一种高效低成本的方式对控制器进行全面测试。它是一种用于复杂设备控制器的开发与测试技术,通过接入真实控制器,采用实时仿真模型来模拟被控对象和系统运行环境,实现整个系统的仿真测试。
[0047] 在本申请的其中一些实施例中,通过控制器向半实物仿真模型下发参数,并获取半实物仿真模型的参数接收状态,以进行控制器和半实物仿真模型间的通信测试。
[0048] 在具体实施中,运行半实物仿真模型,控制器上电启动,检查半实物仿真模型与控制器之间的数据通信是否正常。
[0049] 具体的,检查通信,检查和测试通信协议无误后,方可进行后续试验。在检查通信信号无误后,进行控制功能测试,观察控制器是否能够按照设计流程进行试验,是否正常响应通信控制信号,并反馈控制器状态信息。检查各部分连接以及参数设置,判断是否符合试验需求以及试验条件,检查无误后准备就绪。
[0050] 请继续参见图1:
[0051] S2:通过控制器下发指令至半实物仿真模型,进行基于指令执行正确性的磁浮列车运动系统的正常运行工况测试。
[0052] 在本申请的其中一些实施例中,判断列车是否能够按照预设目标运行曲线运行,且变流器输出电流是否正常、轨旁开关是否按照指令执行分合闸动作,若均是,则认定正常运行工况测试通过;反之则认定正常运行工况测试不通过。
[0053] 在具体实施中,进行正常工况场景仿真,正常运行工况下启动模型,按照流程各控制器下发指令,观察列车能否按照规划运行曲线运行,验证控制指令下发的正确性,系统能否正常运行,是否无故障发生。
[0054] 具体的,进行正常工况场景仿真,正常运行工况下启动模型,按照流程各控制器下发指令,牵引监控界面上会显示目标运行曲线和实时运行曲线,观察列车能否按照规划运行曲线运行,若列车能够按照目标运行曲线运行,同时各变流器输出电流正常,轨旁开关能够按照指令执行分合闸动作,系统正常运行,无故障发生,则可以证明控制指令下发的正确性。
[0055] S3:通过向半实物仿真模型注入预设故障,进行基于故障应对正确性的磁浮列车运动系统的故障运行工况测试。
[0056] 在本申请的其中一些实施例中,预设故障包括变流器故障、列车本体故障、轨旁开关站故障中至少一种。
[0057] 在本申请的其中一些实施例中,判断注入相应故障后是否执行预设故障应对规则,若是,则认定故障运行工况测试通过;若否,则认定故障运行工况测试不通过。
[0058] 在本申请的另外一些实施例中,判断注入相应故障后是否执行预设故障应对规则并将故障上报至牵引监控界面,若是,则认定故障运行工况测试通过;若否,则认定故障运行工况测试不通过。
[0059] 在具体实施中,进行故障工况场景仿真。故障运行工况为在运行过程中根据故障种类条目,注入相应的故障,观察控制器能否识别故障并下发正确的指令,实现在故障下的列车防护功能。
[0060] 具体的,进行故障工况场景仿真。故障运行工况为在运行过程中根据故障种类条目,注入相应的故障(如变流器故障、列车本体故障、轨旁开关站故障等),观察控制器能否识别故障并下发正确的指令,并将故障码上传至监控系统中,可通过监控界面查看故障信息,同时观察控制器对故障工况的处理,查看各设备的动作情况,以及列车运行情况,看是否满足故障工况下的处理预案。
[0061] 应该理解的是,虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0062] 请参见图3,本申请一个实施例提供了磁浮列车运动系统测试平台,其特征在于,包括:
[0063] 半实物仿真模型10和控制器20;其中,
[0064] 控制器20为真实配置,并电性连接于半实物仿真模型10;
[0065] 半实物仿真模型10和控制器20之间进行数据交互,以用于:
[0066] 通过控制器下发指令至半实物仿真模型10,进行基于指令执行正确性的磁浮列车运动系统的正常运行工况测试;
[0067] 通过向半实物仿真模型10注入预设故障,进行基于故障应对正确性的磁浮列车运动系统的故障运行工况测试。
[0068] 关于上述磁浮列车运动系统测试装置的具体限定可以参见上文中对于磁浮列车运动系统测试方法的限定,在此不再赘述。上述磁浮列车运动系统测试装置中的各个模可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0069] 在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备的内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现如上的一种磁浮列车运动系统测试方法。包括:存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,处理器执行计算机程序时实现如上磁浮列车运动系统测试方法中的任一步骤。
[0070] 在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时可以实现如上磁浮列车运动系统测试方法中的任一步骤。
[0071] 本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现,例如,C语言、VHDL语言、Verilog语言、面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
[0072] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0073] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0074] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0075] 尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0076] 显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
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