高效率电动机的进展

对高效率电动机进行了探讨,论述了提高电动机效率的措施,对电动机能效标准及能效电动机的发展进行了介绍,对电机行业节能减排具有重要意义。     

微型无刷直流电动机的改进设计

设计了微型无刷直流电动机。电动机转子采用NdFeB稀土永磁材料。为了使电动机具有较小的体积、重量,在利用Ansys软件对电动机的电磁性能进行了分析计算基础上,对电动机的形状、尺寸进行了优化。优化后电动机转子形状不再是圆柱形,定子尺寸也随转子形状的变化进行了缩小,电动机重量减小了16.4%。经过对微型无刷直流电动机电磁关系的推导,得到了优化后的电动机特性曲线。样机试验结果表明,电动机性能与分析结果一致。     

高效率电动机的进展

本文对高效率电动机进行了探讨,论述了提高电动机效率的措施,对电动机能效标准及高效率电动机的发展进行了介绍,对电机行业节能减排具有重要意义。     

小型无刷直流电动机振动与噪声的研究

该文首先综述了无刷直流电动机的优点,比较了少槽小型无刷直流电动机的特点。给出了电动机相电势矢量图及绕组构成,分析了电动机径向不平衡电磁力产生的原因。然后对9槽无刷直流电动机电磁转矩进行了计算,比较了不同极数下电动机的转矩特性。利用磁场解析定量研究了具体电动机在矩形波驱动电流换相时的径向不平衡电磁力,比较了在产生相同电磁转矩情况下电机径向不平衡电磁力的相对大小关系,分析了对电动机振动及噪声的影响。最后利用超小型加速度传感器对样机径向振动进行了测试,在无音实验室对样机的噪声进行了测试。实验证明了计算分析结论的正确性,为小型无刷直流电动机的设计提供了参考。     

多功率异步电动机的设计及性能分析

阐述了多功率异步电动机的设计方法,并对某一结构的异步电动机对应的45 kW、55 kW以及75 kW功率等级进行了电磁设计。通过对电动机设计和性能分析,说明了该设计方法的有效性,并对影响电动机性能的相关参数进行了研究,明确了在电动机设计过程中应该注意的问题。     

步进电动机SPWM微步距细分控制的研究

步进电动机的细分驱动是提高步进电动机性能的重要技术。对步进电动机SPWM细分驱动时电磁转矩特性进行了分析,对混合式步进电动机SPWM细分驱动方法进行了研究,并设计了步进电动机SPWM细分控制系统。仿真和实验表明,所设计的步进电动机SPWM细分控制系统实现了对步进电动机定子绕组电流精确控制,改善了步进电动机系统的步进波动和定位精度。该系统结构简单,控制方便,运行稳定,有一定的应用价值。     

感应电动机直接转矩控制系统的性能改善

针对感应电动机直接转机控制系统工作原理,分析了感应电动机直接转矩控制系统转矩脉动大的原因,对感应电动机的电压表进行了改进。并利用Matlab/Simulink软件对感应电动机直接转矩控制系统改进前后进行了建模和仿真。     

平面电动机的发展现状(Ⅱ)

对国内外平面电动机的研究现状和应用情况进行了综述。平面电动机具有二维直接驱动的特点,作为可以实现高精度、高频响的平面定位装置,近年来受到广泛关注。文章主要对其它永磁型平面电动机进行了总结,分析了不同结构平面电动机的特点,并讨论了平面电动机的未来发展方向。     

线切割平面线圈Halbach永磁直线电动机电磁分析

磁悬浮永磁直线电动机定子线圈的平面精度是影响直线电动机平稳驱动的重要因素。采用线切割形式的平面线圈,可极大改善直线电动机定子线圈的平面度,从而改善了直线电动机在垂直方向上的精度及控制稳定性。对平面线圈进行了结构设计,对凸形Halbach永磁直线电动机进行电磁力分析,并利用有限元仿真软件对线圈的磁场与直线电动机分布进行了仿真,验证了该平面线圈作为磁悬浮永磁直线电动机定子的可行性。     

感应电动机群聚合方法及其动模试验

通过对感应电动机聚合理论进行研究,提出了一种感应电动机聚合方法:根据感应电动机2种特殊状态,即运行滑差s=0和s=1对感应电动机群进行等值,建立了感应电动机聚合模型。采用仿真准确度较高的动模试验验证了该等值方法的有效性和合理性。     

高速列车分布式super-twisting滑模控制研究

针对不确定因素及外界干扰下高速列车分布式协同控制问题,提出基于super-twisting滑模一致性算法的高速列车速度跟踪控制策略。首先,考虑列车受到的外部干扰、基本阻力及车厢间耦合作用力,构建高速列车多智能体模型;其次,利用相邻车厢的位移和速度信息设计一致性滑模函数,引入super-twisting算法削弱控制输入抖振;最后,设计分布式二阶滑模控制律,并采用Lyapunov理论验证算法稳定性。以高速列车实际参数进行仿真研究,并加入外界干扰,利用本文方法、普通一致性、PID一致性及滑模一致性方法进行仿真。结果表明,相较于其他3种方法,所提算法能使车厢单元快速、精准跟踪目标速度曲线,速度误差在(-0.8～1.1)×10^-3 m/s内,同时使相邻车厢距离保持在安全范围内,且控制输入较平滑,对外部干扰有较好的鲁棒性。     

A system of automatic control of motion speed of a city transport system electric train

An adaptive system of automatic control of the electric train motion speed permitting one to take into account the specific requirements imposed by the control object is proposed. Such requirements include limitation of the level of the index of the movement smoothness during the transient movement modes characterizing the degree of comfort for the passengers, as well as the possibility of implementing accelerations (delays) differing from nominal ones. The methods of automatic control and simulation modeling theory are used while solving the problem. The required control quality is provided by the fact that the input drive signal for the speed control circuit is smoothed by means of an operator, which is based on integration with saturation. The speed control circuit parameters are determined as a result of solving the task of the parametrical synthesis. The result of the work is an operation algorithm of the automatic control system (ACS) of the electric train speed, application of which provides limitation of the level of the movement smoothness index within the transient movement modes. As a result of solving the task of the parametrical synthesis the analytical dependences are also obtained connecting the ACS control law parameters with the train weight, use of which provides independence of the control quality on the train weight.     

A microprocessor system of automatic control by pneumatic braking of freight long trains

An algorithm for a microprocessor automatic control system of pneumatic braking of freight trains is presented. Operation in the regime of stabilizing the train speed during its motion during descent and target braking are provided. A proportional differential control law is implemented in the paper. To improve the control quality, it is a good idea to carry out an identification procedure of the parameters of the train braking system. It is shown that the proposed algorithm provides necessary control quality allowing one to prevent deep decreases in velocity and an excess of the available velocity on its stabilization, as well as implementing target braking with acceptable accuracy.     

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。     

基于BAS-PSO优化自抗扰的高速列车速度跟踪控制

针对高速列车自动驾驶系统,采用基于天牛须粒子群（BAS-PSO）优化自抗扰控制（ADRC）的算法,设计速度跟踪控制器。基于列车动力学模型设计自抗扰控制器,并以ITAE作为目标函数,利用BAS PSO实现参数整定。选用CRH380A型动车组参数,通过MATLAB进行仿真验证,对比BAS-PSO、PSO以及改进鲨鱼优化ADRC算法对列车目标速度曲线的追踪效果,其中基于BAS-PSO优化ADRC算法的列车目标速度曲线跟踪误差保持在±0.4 km/h的范围内,相比另外两种算法更加紧密地贴近目标速度曲线。结果表明,基于BAS-PSO优化ADRC具有跟踪误差小、抗干扰能力强的优点。     

Application of a reference train model in an automatic control system of freight-train speed

One method to increase the quality of control of automatic control systems of the freight-train speed is to use a reference train model in an automatic control system to consider the dynamic processes occurring in the train. Based on this information, the system operates so as to fulfill the requirements for control quality of the speed according to a given system of criteria. However, the use of the complex reference model reduces the parameters of the automatic control-system response speed. It is possible to simplify the model to increase the response speed, thereby decreasing the order of the system of the differential equations describing the train as the object of control. Surveys that have been carried out made it possible to find the admissible degree of simplification of the model that does not cause a significant decrease in the accuracy of calculations.     

基于dSPACE的高速列车牵引传动系统

针对高速列车二极管中点箝位三电平拓扑牵引逆变器-牵引电机系统运行控制的要求,对牵引电机运行全速度范围中基于转子磁通控制的变频调速控制方式进行了分析,给出了转子磁场定向间接矢量控制功能框图并对实现算法进行了详细阐述。考虑死区效应和PWM采样误差的影响提出了三电平牵引传动主电路精确建模的补偿算法,建立了基于dSPACE半实物仿真平台的牵引传动主电路实时仿真模型,根据上述理论分析编制了基于TMS320F2812型DSP的牵引传动控制实现算法。对该控制算法在不同的主电路模型实现算法和不同计算步长下的实时仿真实验结果进行了对比分析,结果验证了该牵引传动主电路实时仿真建模算法和传动控制算法的有效性。     

基于最优预见控制的货运列车速度跟踪控制研究

列车速度曲线的精确跟踪是货运列车自动驾驶系统保证稳定性、精确性和安全性的关键。货运列车速度跟踪系统大时滞特性会造成控制精度下降和能耗增加的问题。为解决该问题,研究了牵引制动系统响应时间和指令传输延时特性,构建了列车速度跟踪控制滞后模型。利用差分算子处理列车动力模型中的滞后项,构造最优预见速度跟踪控制器。仿真对比试验表明,基于最优预见控制的货运列车速度跟踪控制器具有响应快、速度误差小、安全性高等特点。     

Design of energy‐efficient train speed profiles considering fixed‐block signaling system

In dense traffic railway networks, trains may often slow down or stop between stations owing to previous train delays. If preceding train trajectory can be predicted, energy‐efficient driving can be achieved by suppressing unnecessary speed changes. In this paper, we propose an algorithm to find energy‐efficient driving considering fixed‐block signaling (FBS) system by using dynamic programming (DP). DP is suitable for use because it can optimize the control inputs with discrete and state constraints. In this paper, we discuss energy‐efficient driving by considering a FBS system using some case studies of simulation. In the simulation, we examine a technique to drive an express train in an energy‐efficient way when the preceding local train is running toward the station with passing loops. The results show that the proposed method can derive complex speed profiles for energy‐efficient driving and the train can be operated with a maximum reduced energy consumption of 8.3%.