定位传感器异常信号处理的方法
0 引言
常导型高速磁悬浮列车采用直线同步电机进行牵引，电机长定子安装于轨道下部，动子与车辆的悬浮电磁铁合为一体。定位测速系统为牵引控制系统提供同步直线电机动子的相位与列车运行位置等信息，因此，确保定位测速系统中定位传感器信号的有效性是列车运行的必要条件。文献[1-3]对定位传感器进行了深入研究，从硬件和软件方面详细阐述了信号的获取。但是，对定位传感器信号综合处理方面还没有具体的文献。从原理上看，定位测速系统信号综合处理易于实现，但是，该系统应用于高速磁悬浮列车，一是复杂的车辆运行状况，振动、侧弯都会影响测量间隙；二是轨道定子铺设要求相邻段必须存在一定的接缝；三是车辆电磁状况复杂，有牵引磁场干扰、悬浮磁场干扰以及斩波器的脉冲干扰，基于这些特殊原因，定位传感器的输出信号不可避免会出现异常情况，给综合处理提出了新的问题。而如何判别异常并及时对异常进行处理，就成了定位测速系统信号综合处理中的关键问题。本文着重针对定位传感器相角和齿槽数信号的异常，在硬件上采用双传感器冗余，并引入差分法进行时间序列预测，选择可靠的信号提供给牵引控制系统，从而确保列车的稳定运行。
1 定位测速系统的组成与原理
如图1所示，长定子由硅钢片组成，具有齿槽结构，一个齿槽周期的长度为86mm，其中，齿和槽各占43mm。定位传感器是定位测速系统的关键器件，其检测线圈置于长定子有齿槽的一面，当线圈沿长定子运动时，可对这种齿槽结构进行检测，从而获得线圈相对于齿槽的位置信息。传感器将这种相对位置信息转换成0度～60度的相角值，列车每过一个齿槽，相当于同步电机转角度60度。
定位测速上位机负责综合处理传感器送来的数据，通过相角值和齿槽数，换算成动子相对直线同步电机定子磁场的相对位置，称为磁相角换算方法如下