擺式列車慣性測量計算機(jī)的硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、當(dāng)列車以較高速度轉(zhuǎn)彎時，由于離心現(xiàn)象的存在，列車車身會出現(xiàn)向圓周外側(cè)傾斜的趨勢，在極端情況下會出現(xiàn)嚴(yán)重側(cè)傾甚至側(cè)翻，這種物理現(xiàn)象限制了列車在山地丘陵等多彎地區(qū)的運(yùn)行速度。為了充分利用現(xiàn)有線路資源，盡可能提升列車在多彎地區(qū)的運(yùn)行速度，出現(xiàn)了一種構(gòu)造新穎的列車——擺式列車。此種列車通過陀螺儀測量出車身側(cè)傾的幅度，然后控制圓周外側(cè)車輪的可變懸架舉升，使車身外側(cè)離地高度增加，車身整體呈現(xiàn)外高內(nèi)低的狀態(tài)從而向內(nèi)傾斜以抵消掉離心現(xiàn)象產(chǎn)生的不良影響。

2、
　　擺式列車側(cè)傾抑制系統(tǒng)的工作原理和過程如下:(1)當(dāng)列車高速入彎時，陀螺儀測量出實(shí)時傾斜幅度;(2)陀螺儀將傾斜幅度的模擬信號輸入到慣性測量計算機(jī);(3)慣性計算機(jī)將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并按內(nèi)部算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算;(4)將控制數(shù)據(jù)輸出到控制車輪可變懸架的伺服機(jī)構(gòu)完成側(cè)傾抑制。本文基于應(yīng)用需求提出了擺式列車慣性測量控制計算機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，給出了硬件設(shè)計方案。
　　電氣性能方面，計算機(jī)系統(tǒng)由中央處理器、外圍存儲器、脈沖計數(shù)器

3、、A/D轉(zhuǎn)換、定時器、中斷控制器、脈沖輸出模塊、CAN總線、開關(guān)量輸入輸出和異步串行通信口等幾部份組成，其中中央處理器采用DSP，脈沖計數(shù)、脈沖輸出、異步串口、看門狗監(jiān)控、復(fù)位及開關(guān)量輸入輸出的處理等功能由FPGA完成。
　　根據(jù)計算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際使用環(huán)境對可靠性設(shè)計進(jìn)行了分析，主要有以下幾方面:采用成熟技術(shù)、簡化設(shè)計、降額設(shè)計、隔離技術(shù)的應(yīng)用、可測性設(shè)計、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計。對計算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵時序進(jìn)行了測量驗(yàn)證。
　　在現(xiàn)今的計

4、算機(jī)及其他電子設(shè)備中，F(xiàn)PGA對于提升系統(tǒng)集成度有著很大作用，同時可實(shí)現(xiàn)小型化，慣性測量計算機(jī)系統(tǒng)的FPGA主要用于實(shí)現(xiàn)以下功能:對慣性計算機(jī)上控制信號進(jìn)行譯碼、復(fù)位及看門狗監(jiān)控、總線超時監(jiān)控、24路脈沖計數(shù)、3路脈沖輸出、3路UART、開關(guān)量輸入輸出、外圍芯片控制信號的產(chǎn)生、時鐘分頻輸出。論文對FPGA各功能的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
　　論文對FPGA進(jìn)行了仿真模擬和測試覆蓋性檢查，搭建了仿真驗(yàn)證環(huán)境，其中前端設(shè)計和前仿真使

5、用ALDEC Inc的Active-HDL7.1，后端設(shè)計工具使用Actel Libero IDE v8.0，綜合工具使用Synplify Pro9.6.2，布局布線使用Actel Designer v8.0，布局布線后仿真使用ModelSim ACTEL6.2g。設(shè)計了測試床，激勵模型為設(shè)計單元所支持的各種操作，主要通過接口函數(shù)來為設(shè)計單元加載信號激勵，同時通過ASSERT語句或波形檢查對輸出信號的有效性進(jìn)行判斷。從而完成各種激勵模型