高速列车电空联合制动控制研究

由于轮轨黏着状态受车轮和轨道的表面状况、外部环境以及车辆速度等因素变化的影响,为了保证车辆在高速阶段制动的有效性和安全性,并获得最大的黏着利用,防止车轮因打滑而损伤轮轨,控制系统必须提供稳定有效的制动力.为此建立了新的制动气缸压力模型、鼠笼型异步电机模型和90个自由度的动车多刚体模型,采用Oldrich Polach的黏着力计算模型,并加人轨道激扰.开关信号控制气缸的冲排气,直接转矩策略控制电机,改进的递归最小二乘法判别车轮粘滑状态,滑模控制算法计算最佳制动力.当电机输出的制动力不足时,空气制动加以补充.仿真结果表明,基于上述方法的防滑控制系统具有良好的性能,达到了期望的控制效果.     

基于RBF神经网络PID控制的列车ATO系统优化

针对在复杂环境下列车高速运行时,现有的Fuzzy-PID控制算法自适应性差在受到外界因素的干扰时会导致列车追踪误差较大的问题,提出了一种基于径向基(RBF)神经网络PID控制的列车速度控制算法。首先,在构建列车优化模型时,充分考虑列车经过电分相时必须处于惰行工况的特点,并且依据电分相和限速条件的特点将列车行驶过程中的区段进行了划分,简化了求解过程;然后使用RBF神经网络PID控制器对目标速度曲线进行追踪仿真,同时与现有的Fuzzy-PID控制器进行比较。实验结果表明,基于RBF神经网络PID控制算法能够实时有效的追踪目标速度曲线且追踪误差较小。     

基于RBF神经网络PID控制的列车ATO系统优化

针对在复杂环境下列车高速运行时,现有的Fuzzy-PID控制算法自适应性差在受到外界因素的干扰时会导致列车追踪误差较大的问题,提出了一种基于径向基(RBF)神经网络PID控制的列车速度控制算法。首先,在构建列车优化模型时,充分考虑列车经过电分相时必须处于惰行工况的特点,并且依据电分相和限速条件的特点将列车行驶过程中的区段进行了划分,简化了求解过程;然后使用RBF神经网络PID控制器对目标速度曲线进行追踪仿真,同时与现有的Fuzzy-PID控制器进行比较。实验结果表明,基于RBF神经网络PID控制算法能够实时有效的追踪目标速度曲线且追踪误差较小。     

并联式混合动力汽车再生制动控制策略研究

为提高并联式混合动力汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV)再生制动能量的回收率,该文对PHEV制动力进行了分析,提出了再生制动控制策略。该策略不但能够合理分配前后轮制动力,而且能够合理分配后轮液压制动力、电机制动力和发动机反拖制动力,在保证制动性能的前提下,使电机能够最大限度的回收制动能量。仿真结果表明了所提方法的有效性。     

变结构无刷直流电机电气机械联合制动优化控制

根据电传动研究情况,提出了电传动电气机械联合制动优化控制目标,完成了变结构无刷直流电机电气制动控制优化,进行了原车机械制动系统在联合制动中制动力的分配。通过试验和仿真说明了它的合理性,最后给出联合制动的仿真结果,并进行了分析。     

基于PTP协议的列车通信网络时间同步优化研究

目前列车通信网络支持的网络时钟协议,时间同步精度只能达到亚微秒,无法满足当前列车各节点时间同步精度的需求。针对上述问题,本文提出将精确时钟协议应用在列车通信网络中。为了实现低偏差范围情况下的高同步精度,本文在传统PI控制算法基础上,在改进的时钟伺服系统中提出多模型PI控制优化算法,设定比例系数KP和积分系数KI的阈值极限值,推导阈值极限值与PI输出补偿值的定量关系,进而补偿从节点的时间偏差。最后,以某列车通信网络场景为研究对象在OMNeT++仿真平台进行建模仿真,分析主从节点时间偏差值。与传统PI控制算法得到的时间偏差值相比,列车通信网络中各节点的时间偏差的改进值均在30ns以内,同步偏差最低可达1.38ns,验证了所提算法的优越性。     

一种小型风电机组的优化最大功率点跟踪控制算法

为提高小型风机发电机组的风能转换效率,提出一种最大功率优化跟踪控制算法.以小型风力发电机组中发电机的P-ω特性曲线上各点斜率来确定占空比的扰动步长,通过模糊控制来对最大功率点进行跟踪,增强最大功率点搜索的快速性和稳定性.通过在MATLAB/Simulink仿真环境下搭建小型风电系统模型和优化最大功率点跟踪(MPPT)控制算法模型进行仿真,得出不同风速下发电机的输出功率仿真结果.结果表明:该控制算法能有效提高小型风电系统最大功率点的跟踪速度,减少最大功率点附近的振荡现象,提高小型风力发电机组的风能转换效率.     

列车车载复合电源的能量管理策略研究

为保证电网断电情况下列车正常运行,研究了一种同时具有高比功率和高比能量的复合电源系统,并提出了一种混合动力列车能量管理功率流分配策略。在Matlab/Simulink下,对列车运行中复合电源系统的各种功率需求进行了仿真。仿真结果表明,在功率流分配策略的控制下,蓄电池和超级电容器充分发挥各自优点,复合电源系统能够满足负载的各种功率需求;同时,复合电源系统能够充分吸收回馈能量,提高能量利用率;整个仿真过程中,蓄电池SOC维持在合理范围,避免了深度放电。     

货运列车自适应模型平滑切换及节能优化研究

为了使货运列车运行过程切近实际,提出了一种基于加速度自适应的货运列车质点模型平滑切换方法。首先,建立列车的单质点和多质点模型,基于扰动加速度偏差变化率进行列车多模型的自适应切换研究。然后,为了降低大功率机车牵引电机的工作能耗,引入货运列车牵引控制的多目标和约束条件,建立了多目标优化模型,并提出一种新型的多目标飞蛾扑火(MOMFO)算法用于优化货运列车运行过程。最后,采用HXD1型电力机车牵引50节C80货车作为研究对象,通过仿真验证了所提方法对货运列车牵引电机节能及运行过程优化具有重要意义。     

铁路动车用单相异步电动机的设计方法

根据铁路动车辅助系统的运行环境，阐述了单相异步电动机用于铁路动车辅助系统的设计特点，提出了主要技术指标的确定方法、各部分磁密的合理分配范围，并对正弦绕组进行了改进。通过样机的设计计算证明了本文方法的正确性。     

级联式多电平变频器优化控制算法的研究

在简单介绍级联式变频器的基础上,对多载波控制算法和阶梯波控制算法进行了分析.提出了一种新型优化控制算法,综合了上述两种控制算法的优点,能够实现低输出谐波含量和低开关损耗,且易于VVVF控制.通过Matlab软件对该算法进行了建模仿真,仿真结果表明该算法是可行性的.     

电网不平衡时同步谐波检测法优化研究

在电网不平衡时提出一种优化的同步谐波检测法。通过引入不同要求下的电导因子来实现完美谐波补偿(PHC)和单位功率因数补偿(UPF);可实现对奇、偶次谐波含量的单独控制;同时系统还具有良好的动态响应能力和稳定性能。该算法同时适用于三相三线制APF平衡和不平衡系统。详细介绍了这种优化谐波电流检测算法推导过程。建立了三相三线制APF数学模型,通过仿真和实验验证了所提控制算法的可行性。     

动车组制动力复合方式分析

制动力分配直接影响到动车组的行驶安全和运输能力。为了获得响应速度和制动效率的平衡，常常把编组内的车辆按单元进行电空制动力的分配。制动力的大小受摩擦系数、接触面积、相对速度和温度等因素的影响。在车辆运行的各个阶段，运行速度和制动力的关系是非线性的。由于复合制动的组合机制比较复杂，如果完全针对各车的实际条件分别实施复合制动，则使制动控制系统的运算量非常大，严重影响列车制动的响应速度。     

超高速磁浮涡流装置制动力的解析分析

涡流制动系统对于磁悬浮列车安全运行至关重要。该文采用子域法解析得到速度(包括超高速)、励磁电流、气隙长度、感应板厚度和电导率等参数与涡流制动力之间的解析式。在二维坐标系下建立解析模型,以磁矢位为求解变量,在解析模型各个子域内列写泊松方程,并结合各子域之间的边界条件求得气隙内的磁通密度表达式,进而得到涡流装置所受涡流制动力的表达式。利用有限元仿真证明了解析计算的正确性,并探究超高速下磁浮列车应用涡流制动系统的可行性。使用解析计算对涡流制动力进行参数分析,得到优化超高速涡流制动系统的方法。相比于仿真分析,解析计算能够反映涡流制动力产生机理并具有节省计算时间的优点。     

基于迭代学习的开关磁阻发电机输出电压优化

分析了开关磁阻发电机输出电压脉动的原因,运用电流分配的方法合理分配换相区间各相电流,并提出基于迭代学习控制算法的电流控制策略,利用迭代学习算法控制电流以高精度跟踪指定电流,从而达到优化输出电压的目的。仿真和实验结果表明,该方法能有效减小输出间电压的脉动和稳态误差,提高了发电品质。     

基于不同区间划分的货运列车节能优化策略

首先分析了货运列车在平坡和变坡点处的计算方法,以降低货运列车牵引能耗为目标,时间和限速为约束条件搭建了货运列车节能优化模型。考虑线路中存在临时限速的情形,提出了一种基于不同区间划分的节能策略。此策略依据最快速度曲线下的工况序列对区间进行划分,在区间中插入惰行工况形成节能工况序列,利用改进鲸鱼优化算法求解各区间工况转换点的位置。最后通过在仿真和实际线路上与经典的四阶段节能策略进行对比分析,验证了所提节能策略的有效性。     

新型供电方式下的有轨电车制动力分配与制动能量回收优化方法研究

为了解决混合动力有轨电车在制动过程中制动能量回收率过低的问题,增加行驶里程,提高制动安全性、可靠性,该文搭建基于新型供电方式的有轨电车混合动力系统,借鉴车辆经济驾驶模式的思想,提出了基于经济驾驶的制动优化方法。方法根据车辆在不同运行状态下对牵引力/制动力的需求,结合牵引电机的机械特性曲线,研究了再生制动力与机械制动力的分配方法,在此基础上,研究了考虑制动能量回收率的混合动力系统能量管理方法。该方法可以有效控制超级电容的SoC,为有轨电车制动能量的回收提供可靠的存储容量。根据仿真实验结果可以看出,优化后制动能量回收率比优化前制动能量回收率提高5%左右,说明基于经济驾驶的制动优化方法,能够有效提高有轨电车制动能量回收率。     

基于MFO的车用PMSM控制策略研究

针对永磁同步电机(PMSM)弱磁控制系统的建模不精、抗干扰能力不足等问题,分析了该系统的基本结构,并对该系统的控制策略进行主要研究,但是目前常规的模糊PID控制下的系统依然存在不足之处.提出了模糊控制与飞蛾火焰优化(MFO)算法相结合的控制策略,重新构建出控制系统中的电流环和速度环,对系统的控制参数实时自整定.将传统的PID控制算法、模糊PID控制算法和本文中的模糊飞蛾火焰优化算法(MFO)法进行仿真测试,通过这3种算法得出相应的转速和转矩的仿真曲线,并对转速、转矩的波动误差和恢复时间进行数据分析,最终结果表明,本文所提出的算法控制下的系统恢复时间相比于传统PI控制算法、模糊PID控制算法分别提升了0.04 s和0.02 s,且抗干扰能力也具有明显提升.     

基于启动时间延迟的家庭负荷管理优化策略

针对家庭中典型温控负荷会给用户带来高峰负荷需求,提出了一种基于启动时间延迟的家庭负荷管理优化策略。首先,给出了一种智能家电负荷控制架构,以支撑负荷优化控制算法在智能家电中的应用;然后,建立了基于启动时间延迟的负荷优化控制模型,并提出了一种启发式的启动时间延迟调整算法,该算法能够在负荷高峰时刻对各个负荷的运行周期施加一个最优的相位延迟,达到均衡负荷的目标;最后,通过仿真实验对比了多种场景下的优化效果,验证了所提策略能够降低短时负荷高峰、减小峰谷差。     

基于联合算法的军用车辆混合动力系统能量管理

针对一种串联式军用车辆混合动力系统中各动力源特性和负载特点,制定了多算法联合的能量管理策略。利用小波变换算法分离负载需求中的高频分量和低频分量,分别分配给超级电容和具有较低输出截止频率的动力源,实现负载频率特性与动力源输出特性匹配。采用模糊控制对负载需求低频分量在电池及发动机-发电机组之间进行二次优化分配。由部件级控制算法完成各动力源的输出和工作点控制,最终实现对混合动力系统这类多领域、非线性时变系统的多目标优化控制。构建一种具有高置信度的分布式硬件在环仿真平台对能量管理策略进行仿真验证,结果表明,所提的能量管理方法具有控制效果好、实时性好等优点,达到了预期的控制目标,可应用于军用电传动车辆能量管理控制。