彭先胜

摘 要：在轨道交通门机系统的运行过程当中，其驱动控制器还存在一些关键问题，对此，需要相关部门合理采取解决对策，确保门机系统驱动能够得到有效控制，从而保障系统的安全稳定运行。本文针对轨道交通门机系统的驱动控制器关键问题进行分析，探讨了系统结构功能划分和控制方法，并提出具体的解决对策，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。

关键词：轨道交通;门机系统;驱动控制器;关键问题

1系统结构功能划分及控制方法

轨道交通门机系统可以对外部设备的控制命令执行，同时还可以对门体进行控制，使其按照原本设定的运动曲线，实现对门体的制动、启动以及减速等相关操作目标，与此同时，门机系统还可以利用传感器装置对门体运动速度、状态信息以及行程信息等进行接收，并综合分类收集到的信息，向中央控制器当中进行发送。针对硬件系统进行分析，其具体可以分为控制部分和任务管理部分，在本次研究当中，需要将TM S320LF2407A作为具体的控制芯片，同时还需要通过无刷直流电机控制，对电流双闭环PI以及速度控制等进行采用。在本系统当中，相关控制对象的无数直流电机所具有的反电动势主要为梯形，而门机系统则采用两相导通和三相星型状态的导通方式。而该电机的三相绕组每次运行时，可以同时导通两相，并关断另外一相。电机主要采用星型进行连接，其转子位置则主要对应6种不同的状态。对于电机转速而言，其可以利用光电编码器进行测量，并向DSP的光编码盘接口进行接入。通过采用M/T法可以得出相应的速度值，并将其作为相关的反馈信号，对比速度给定值，并将获得的偏差作为相关电流环的具体给定输入。与此同时，还需要对该系统速度的采样频率进行控制，将其定位1KHZ。电流反馈信号主要是从逆变器直流一侧去除，可以对电流幅值进行控制。直流侧电流反馈控制，需要对流过直流电源的相关电流信号进行分析，并利用电流传感器对电流反馈信号进行获取。之后则可以将信号利用A/D转换成相应的数字量，对比给定输入，使其形成相应的电流偏差。电流控制器可以对PWM占空比进行控制，而且可以在高速、低速等阶段对不同占空比进行自动选择，确保上升和下降电流速率能够保持相同，使电流换相过程中，非换相电流可以保持无脉动。这一方法相对比较简单，因此可以在较宽范围内使用。该系统电流采样频率具体保持在4KHZ，并采用离散PI算法合理调节电流和速度。

2无刷直流电机控制方法的改进

轨道交通门机系统可以通过3个霍尔元件，获取无刷电机转子位置，而各个霍尔元件可以产生相应脉宽的输出信号。而在对信号进行获取时，3个霍尔传感器的输出信号之间相差120°相位差。这样一来，霍尔元件可以在每360°电角度，并包括6个上升或下降沿。一般采取的方法需要对应6个换相时刻，对3个霍尔元件进行利用，向DSP的3路信号输入捕捉接口接入。与此同时，DSP还可对双沿触发捕捉中的功能进行设置，从而对6个时刻进行获得。

在对中断处理子程序进行捕捉时，可以根据相关换相信息保证换相的正确性，确保电机正常运转。换相控制字需要按照CAP3 、CAP2 、CA P1 的顺序进行获取，并对3个引脚高低电平进行显示，其中1为高，而0则为低，对转子位置的6个区间进行对应。这6个开关管具体包括2种不同状态，其中标志0可以对PWM进行输出，而标志X则为关断。由此可以看出，在换相控制字相同时，电机逆时针旋转和顺时针旋转所对应的相关开关管工作状态存在差异，即同时导通的2相绕组存在明显差异，从而明确问题所在。

在改变开关管运行状态时，需要实现霍尔元件的上升沿或下降沿，并对中断子程序进行触发捕捉。但在发生以下情况后，则需要对电机的转矩方向进行改变，具体包括突加负载、有超调量以及电机制动。例如，在某点需要对电机转矩方向进行改变时，需要采取HB上升沿或HC下降沿等，并在换相控制字改变后方能得到实现。这使其无法对转子转矩给定的变化及时进行响应，进而导致系统动态响应存在滞后现象。特别对于门机控制系统而言，由于其容易遇到各种障碍物，一旦无法对指令系统的命令及时进行响应，将会严重损坏系统，甚至对人身安全产生威胁。在电机转子处于高速旋转状态时，由于此时转子的转速相对较快，因此霍尔元件边沿的频率相对较高，因此不会产生较大影响。但在低速状态时则会产生十分严重的现象，这也是导致低速时出现转矩脉动现象的原因。为了对此问题进行解决，在本次研究当中对定时扫描转子位置方法进行了采用，即在定时中断子程序当中对霍尔元件的换相控制字进行检测，同时还可以对相应换相子程序进行调用。而换相子程序可以结合顺时针旋转和逆时针旋转，分别对应开关管的相关运行状态，并对给定转矩的变化及时进行响应，使电机动态响应速度以及低速时动态性能得到有效提高，对转矩脉动进行抑制。除此之外，在电机启动后需要利用3个霍尔传感器输出，对向哪两相通电进行判断，有效固定供电电流，从而完成第一次速度调节。这样一来，将会导致系统启动过程中，电流大小无法得到控制，对启动的快速性产生影响，或者导致超调量过大，避免电机无法完成自启动。

3速度曲线的规划方法对比

门体运动速度曲线具体可以分为加速、匀速以及减速等不同阶段，需要对时间分段的方法进行讨论和利用。在本次研究当中，将总门宽设为1，低速运动和停止宽度应该为11。在满足这些条件后，可以对5个时间点进行求出，分別为t1-t5。根据5个时间点，可以给出具体的速度指令。门机系统的非同一性和所受阻力具有相应的变化，对系统的鲁棒性要求较高，具有较宽的参数范围和较强的适应性。根据最大加速度可以对电机输出转矩进行选取，将会导致硬件成本过高，降低了系统稳定性。所以，需要限制驱动器电流，进而导致电机输出转矩逐渐减小，使得门体加速度与给定值不相符，同时还会导致实际速度曲线与给定速度曲线相符合。这样一来，无法保证实际门体运行距离能够满足给定运行距离要求。在此情况下，需要对位置定位进行采用，在每次将后门关门闭锁之后，清零门的位置复位，采用光电编码器对门运行位置进行确定。

4障碍物检测方法对比

根据时间分段方法速度的给定值和实际速度值之间的偏差进行分析，可以发现在速度上升后，偏差相对较大，而在减速阶段偏差则相对较小。对此，可以采用速度偏差方法，对障碍物进行检测，从而对容差范围进行合理调整。在检测障碍物时，需要对位置偏差进行检测，可以通过计算对若干位置参考点进行平均分配，从而对门体运动到相关位置后所花费的时间进行检测，判断其是否处于容差范围内。在匀速和减速等状态时，速度给定值和实际值的差距相对较小，可以结合具体试验，对相应的距离误差补偿进行获取。

结束语：

综上所述，本文针对轨道交通门机系统驱动控制器中存在的问题进行了具体分析，并合理设计了相关无刷直流电机驱动控制器。在经过具体的对比和分析后，可通过采取相关措施，使无刷直流电机的启动、换向等问题得到有效解决，同时还能够准确生成门体运动的速度曲线，有效检测相关障碍物，使驱动控制器的功能得到完善，进一步保障门机系统的正常运行。

参考文献：

[1]付胜华， 郭顺利， 陈栋，等. 地铁屏蔽门门机驱动系统设计[J]. 铁路计算机应用， 2013（9）：23-25.

[2]张欣，王云宽，范国梁，郑军. 轨道交通门机系统驱动控制器关键问题的研究[J]. 铁道学报，2008，30（5）：57-61.

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