[发明专利]新型分布式网络控制制动机电子制动阀

权利要求书

1.一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，包括

一个用于提供稳压电源的电源转换模块；

一个用于无触点输出的PWM输出模块；

一个用于采集制动闸侧压信号和硬线识别的信号输入模块；

一个用于判断输入信号，控制PWM输出，接收机车内部网络信号，进行信号滤波处理的控制模块；

一个用于机车内部通信的通信模块；

一个用于存储制动闸校准信息和机车制动显示控制率的存储模块；

二个用于控制制动的制动闸；

二个用于采集制动闸角度信息的角度传感器；

一个用于采集制动缸压力信号的模拟量采集模块；

所述的控制模块为MCU，并通过MCU通用IO口连接输入模块，通过MCU的PWM接口连接PWM输出模块，通过MCU外部地址数据总线连接通信模块，通过IIC接口连接存储模块，通过模拟量接口连接模拟量采集模块；所述的角度传感器安装在制动闸上，所述的制动闸通过角度传感器连接到通信模块，所述的通信模块同时连接到列车内部CAN网络，所述的电源转换模块为整个电子制动阀提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，所述的通信模块包括

一个CAN网络通信模块；

一个SPI网络通信模块；

所述的控制模块分别通过CAN网络通信模块和SPI网络通信模块连接列车内部CAN网络和制动闸。

3.根据权利要求2所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，所述的CAN网络通信模块冗余双芯片CAN通信模块,包括，

一个用于实现控制模块与CAN网络通信模块数据交换的双口RAM；

二个用于实现CAN网络通讯的CAN通讯芯片；

二个用于实现与列车内部其他CAN网络设备之间进行数据接收和发送的数据收发器；

二个用于实现抑制共模和差模干扰的滤波模块；

二个用于实现数据隔离的隔离模块；

所述的二个CAN通讯芯片分别通过二个CAN网络数据收发器通信连接列车内部其他CAN网络设备，控制模块外部地址数据总线和一双口RAM与CAN通讯芯片通信连接。

4.根据权利要求2所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，所述的SPI网络通信模块包括，

一个用于实现与外部编码器实现数据交换的双口RAM；

二个用于实现SPI通信的SPI控制芯片；

二个用于实现电平转换的RS485模块；

所述的二个SPI控制芯片分别通过二个RS485模块连接到用于采集制动闸信息的二个角度传感器，控制模块通过外部地址数据总线和一个双口RAM来与SPI控制芯片通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，所述的控制模块采用滑动平均滤波算法用来对制动闸角度传感器采集到的角度信号进行优化处理。

6.根据权利要求1所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，所述的控制模块包括校准模式和正常工作模式两种模式，两种模式根据CAN网络通信模块接收到的CAN报文命令来进行选择。

7.根据权利要求6所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，所述的校准模式采用径向基函数神经网络方法对角度传感器输入—输出间受环境影响所产生的不确定性和非线性进行校准。

8.根据权利要求1所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，所述的控制模块通过CAN网络信号发送制动指令给列车制动控制单元，列车制动控制单元收到制动指令后返回应答信号，当CAN网络故障或列车制动控制单元故障时，电子制动阀无法收到应答信号，从而判定故障；所述的PWM模块连接至机车制动缸的充气阀和放气阀的控制端，当控制模块检测到故障时，控制模块通过PWM模块控制充气阀和放气阀的开关，使制动缸快速放气到指定压力值，从而进行紧急制动。

9.根据权利要求8所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，进行紧急制动时，模拟量采集模块采集制动缸压力信号，并采用显示模型预测控制算法控制制动缸压力，包括以下步骤：

步骤1，离线计算过程：把代表充气阀和放气阀的PWM占空比的控制率求解过程转化为离线计算，即预先通过对实际制动缸压力值和目标值进行分区，得到每个区域下控制率与状态分区的线性函数，并存储到存储模块；

步骤2，制动缸压强在线调节过程：根据制动缸当前压力和目标压力值确定当前所在分区，然后通过线性计算获得最优控制率，从而减少了控制器的在线计算量。