本文關(guān)鍵詞：新型動車組塞拉門控制器設(shè)計與研制

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【摘要】：近年來,隨著我國軌道交通產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,高速列車已經(jīng)成為人們出行搭乘的重要交通工具。目前,我國自主研制的標(biāo)準(zhǔn)動車組都將采用塞拉門系統(tǒng),現(xiàn)階段的塞拉門系統(tǒng)主要依靠進(jìn)口,沒有獨立自主的知識產(chǎn)權(quán)。因此,研制適合我國國情的塞拉門控制系統(tǒng)將有重要的意義。本課題源于江蘇省政策引導(dǎo)類計劃前瞻性聯(lián)合研究項目—塞拉門項目(項目編號BY2015064-03),根據(jù)項目需求,本文研制了新型動車組塞拉門門控器。該門控器以飛思卡爾K60型MCU為主控制器,并采用CPLD作為輔助控制器。主要實現(xiàn)了電機(jī)控制、邏輯控制、網(wǎng)絡(luò)通訊與故障診斷等功能。本文研究的主要內(nèi)容如下:首先簡述了塞拉門控制系統(tǒng)的功能需求,根據(jù)需求提出設(shè)計方案,包括無刷直流電機(jī)的控制方案,邏輯控制功能的實現(xiàn)方案,網(wǎng)絡(luò)通信與故障診斷方案。其次根據(jù)系統(tǒng)功能需求進(jìn)行了硬件電路設(shè)計,主要包括主控制器電路、CPLD電路、外部存儲與時鐘電路、模擬量檢測電路、驅(qū)動電路、通信電路和顯示電路。然后在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行了軟件設(shè)計,軟件設(shè)計包括三個部分,分別為主控制器程序、CPLD程序和主控制器的引導(dǎo)加載程序。其中主控制程序按功能劃分,將程序分為若干功能,包括輸出與顯示功能、輸入功能、電機(jī)控制功能、故障處理功能、邏輯處理功能、基于USB的PTU通信維護(hù)功能、MVB通信功能、CAN通信功能和以太網(wǎng)通信功能。最后對硬件電路進(jìn)行測試,并在塞拉門模擬裝置上,進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試,根據(jù)實際情況,對軟件進(jìn)行優(yōu)化,經(jīng)過多次模擬實驗,本文設(shè)計的塞拉門控制器能夠很好的實現(xiàn)車門的控制和網(wǎng)絡(luò)通訊等功能。
【關(guān)鍵詞】：塞拉門 控制器 MCU 無刷直流電機(jī) 通信
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U266
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 動車組車門系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及趨勢11-12
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 發(fā)展趨勢12
• 1.3 本文研究內(nèi)容12-13
• 1.4 論文章節(jié)安排13-14
• 第二章 塞拉門系統(tǒng)功能及其驅(qū)動電機(jī)14-24
• 2.1 塞拉門控制系統(tǒng)14
• 2.2 塞拉門控制系統(tǒng)功能14-18
• 2.2.1 開關(guān)門控制功能15
• 2.2.2 車門動作警示功能15
• 2.2.3 故障隔離功能15-16
• 2.2.4 緊急解鎖功能16
• 2.2.5 障礙檢測功能16
• 2.2.6 牽引互鎖功能16-17
• 2.2.7 網(wǎng)絡(luò)通訊與故障診斷功能17
• 2.2.8 上電自檢功能17-18
• 2.3 塞拉門電機(jī)18-23
• 2.3.1 無刷直流電機(jī)工作原理18-20
• 2.3.2 無刷直流電機(jī)調(diào)速方法20-21
• 2.3.3 電機(jī)雙閉環(huán)控制21-22
• 2.3.4 數(shù)字PID控制器22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計24-40
• 3.1 硬件總體設(shè)計方案24
• 3.2 主控制器模塊24-25
• 3.2.1 控制器選型24-25
• 3.2.2 K60系列MCU介紹25
• 3.2.3 MCU外設(shè)資源分配25
• 3.3 CPLD模塊25-27
• 3.3.1 安全繼電器的功能25-26
• 3.3.2 CPLD芯片介紹26
• 3.3.3 CPLD資源分配26-27
• 3.4 時鐘和EEPROM模塊27
• 3.4.1 時鐘芯片和EEPROM介紹27
• 3.4.2 外部存儲和時鐘電路27
• 3.5 檢測模塊27-30
• 3.5.1 電流檢測模塊27-29
• 3.5.2 電壓檢測模塊29-30
• 3.6 驅(qū)動模塊30-34
• 3.6.1 換相電路的設(shè)計30-32
• 3.6.2 驅(qū)動電路的設(shè)計32-33
• 3.6.3 逆變電路33-34
• 3.7 通訊模塊34-38
• 3.7.1 UART通訊模塊34-35
• 3.7.2 CAN通訊模塊35-36
• 3.7.3 以太網(wǎng)通訊模塊36-38
• 3.8 顯示模塊38-39
• 3.9 本章小結(jié)39-40
• 第四章 塞拉門系統(tǒng)軟件設(shè)計40-65
• 4.1 主控制器程序設(shè)計40-57
• 4.1.1 輸出與顯示功能41-42
• 4.1.2 輸入功能42
• 4.1.3 電機(jī)控制功能42-46
• 4.1.4 故障處理功能46-48
• 4.1.5 邏輯處理功能48-49
• 4.1.6 基于USB的PTU功能49-50
• 4.1.7 MVB通信功能50-52
• 4.1.8 CAN通信功能52-54
• 4.1.9 以太網(wǎng)通信功能54-57
• 4.2 CPLD程序設(shè)計57-59
• 4.3 Bootloader程序設(shè)計59-64
• 4.3.1 FC協(xié)議原理59-60
• 4.3.2 引導(dǎo)加載程序的模式的進(jìn)入60
• 4.3.3 MK60DN512內(nèi)存分配60-61
• 4.3.4 MCU Bootloader程序的設(shè)計61-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 系統(tǒng)試驗調(diào)試65-73
• 5.1 實驗平臺65-66
• 5.2 電機(jī)控制測試66-67
• 5.2.1 位置信號調(diào)試66-67
• 5.2.2 驅(qū)動電路測試67
• 5.3 系統(tǒng)功能測試67-69
• 5.3.1 開關(guān)門測試67-68
• 5.3.2 障礙物測試68-69
• 5.4 故障測試69-71
• 5.5 Bootloader測試71-72
• 5.6 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與科研項目與已錄用學(xué)術(shù)論文78

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本文編號：853105