基于模糊路况识别的电力机车粘着控制

在机车牵引控制系统中,是通过粘着控制实现车轴牵引转矩的控制。在传统的粘着控制方法中,由于不同路况下控制参数固定会导致机车牵引力损失过多,为优化轮轨间的粘着利用,提高机车的牵引力,提出了一种模糊路况识别的粘着控制方法,通过观测器观测到的粘着系数以及机车车轴参考速度估算模块计算的蠕滑速度模糊识别机车的运行路况,根据不同路况调整相应的空转判别参数以及牵引转矩输出函数。建立电力机车模型来验证方法的有效性,仿真结果表明,改进的粘着控制方法减少了牵引力的损失,提高了粘着利用效率,为电力机车的牵引运行提供更高的牵引力。     

动态多子群QPSO算法及其在机车粘着优化控制中的应用

针对列车重载和高速运行时轮轨间粘着存在极限状态以及此时最优粘着利用能否获得的问题,利用所提出的动态多子群QPSO算法训练神经网络,并基于训练好的神经网络设计了机车粘着智能优化控制器,通过对电机转矩的动态调整,实现了轮轨间粘着的最优利用.仿真研究中,利用典型测试函数对所提出的动态多子群QPSO算法进行性能测试,证明该算法具有相对较高的寻优精度和效率,能有效提高神经网络的收敛速度和学习能力,将该算法应用于机车粘着优化控制中,得到了良好的控制效果.     

电力机车粘着控制技术的相关问题及其研究现状

电力机车的牵引力和制动力的形成依赖于轮轨间的粘着,粘着性能的优劣决定于粘着控制系统的设计。随着我国高速铁路建设规模的扩大和运载负荷的增加,提高机车粘着控制的性能更加重要。本文主要介绍了粘着系统的基本理论和当前电力机车粘着控制方法的研究现状,详细介绍了三种典型的粘着控制方法并分析了其利弊,最后对粘着控制方法的发展进行了展望。指出粘着控制的发展在于改进和有效组合现有控制方法并发展智能方法。     

利用小波分析和云模型实现机车优化粘着控制*

分析了电力机车粘着控制系统的基本原理,建立了包含粘着特性的机车牵引力传递模型;利用小波分析消除车轮速度信号中干扰噪声,提高机车空转趋势识别的可靠性。云模型将模糊性和随机性有机地结合在一起,实现定性概念和定量表示间的转换;针对机车牵引系统的强非线性和不确定性,设计了云模型粘着控制器。通过与传统的粘着控制方法对比表明,小波分析和云模型粘着控制方法不但可以有效抑制空转,同时可以实现优化粘着控制。     

基于虚拟样机与二型模糊系统的机车粘着控制

为了抑制轮对空转,并使轮轨间的粘着处于极限状态,需要开发基于虚拟样机和现代控制理论的机车粘着控制技术。组建了包括电力机车多刚体动力学模型、电力牵引传动系统和控制系统的仿真平台。针对电力机车牵引系统的强非线性和不确定性,引入二型模糊逻辑以实现机车粘着控制。仿真结果表明,在该仿真平台上能够成功实现基于二型模糊系统的粘着控制,并且能够较好地抑制空转现象,实现优化粘着控制。     

基于轨面辨识的电力机车粘着控制仿真研究

针对避免因轨面粘着条件变化而造成车轮空转,提出了基于模糊理论的轨面辨识控制方法,将实时蠕滑速度和全维状态观测器实时估计,并利用粘着系数通过模糊逻辑推理判断的当前轨面与标准轨面的相似度,快速、准确地辨识出当前轨面的粘着峰值点.最后通过对牵引电机的输出转矩动态调整,以实现充分利用当前轨面轮轨间接触力的目的.在MATLAB/Simulink中建立四轴电力机车模型进行仿真研究.仿真结果表明:基于模糊理论的轨面辨识粘着控制方法有效的防止了车轮空转,提高了列车运行的稳定性和铁路运输效率.     

机车粘着控制多学科仿真平台研究与实现

随着我国铁路运输的不断发展,机车的牵引力也不断增加.如何有效地增加机车牵引力,预防和控制打滑控制现象是粘着控制研究的重点.传统的粘着控制基于简化的二自由度机车数学模型,不能准确的表征复杂的机车模型.利用多体动力学仿真软件Simpack搭建机车模型,配合Madab/Simulink软件搭建的机车电机传动控制模型,利用Mathworks公司的基于模型设计方法,在传统仿真模型中加入DSP控制器,构建跨多学科的机车粘着控制仿真平台,仿真结果表明,多学科仿真平台能有效的实现机车粘着控制仿真.     

电力机车粘着控制中滤波环节的优化设计方法

研究电力机车粘着控制中滤波环节设计优化的问题.在电力机车的粘着控制研究中,传统滤波环节操作繁琐,依靠运行实验反复调试,对控制程序改动大导致实验成本较高,没有形成有效的设计方法.为克服上述问题,采用MATLAB工具与FPGA平台相结合的计算机辅助设计方法,解决了实验中滤波环节的设计问题.利用FDATools设计所需要的滤波器并结合Fdesign实现数据定点化,之后利用Simulink-Modelsim联合仿真并转换Vefilog HDL代码,在FPGA平台上得以实现.仿真结果表明,上述方法在保证了良好滤波效果的基础上,大幅缩短设计时间,使得在车辆实验中便于快速修改,同时也为后续的粘着控制板卡制作提供了理论参考.     

基于脉冲注入的无位置传感器SRM转矩优化研究

位置传感器的引入,使得开关磁阻电机(SRM)结构复杂,可靠性降低,研究了非导通相注入脉冲的转子位置估计方法,该方法不受电机控制方式,以及绕组电流超越饱和阈值的影响.针对响应脉冲电流产生的扰动转矩,设计了基于脉冲注入法的开关磁阻电机转矩优化系统.通过转速环将转矩差转换为给定转矩,建立合理的转矩分配机制,得到给定相转矩,并将直接瞬时转矩控制(DITC)与电流闭环控制相结合使转矩准确吻合给定相转矩,从而实现电机的循环控制,有效减小了脉冲电流产生干扰转矩对转矩波动的影响.建模仿真验证了方法的可行性:对基于脉冲注入的无位置传感器开关磁阻电机的转矩脉动具有良好的抑制效果.     

基于FEMM的工业机器人关节用磁通反向电机的设计与优化

工业机器人是我国制造业转型升级的核心技术,作为其关键组成部分之一的关节电机需要解决机器人运行中的高精度、平稳性等问题.为保证关节电机输出转矩的稳定性,合理的电机本体设计及参数优化显得尤为重要.根据关节电机的设计需求,提出了12/29极磁通反向电机的初步设计方案,确定了样机的主要尺寸.在此基础上,使用Matlab语言编写电机仿真和优化程序,基于FEMM有限元计算工具,对样机的电磁性能进行了有限元验证,并以负载转矩波动率为优化目标,采用随机探索法对电机尺寸进行了多参数优化.优化后的样机达到了设计指标,能够较好地满足工业机器人用关节电机的要求.     

Effect of relative particle size on large particle detachment from a microchannel

The detachment of a single rigid sphere in a cylindrical PDMS microchannel has been investigated for systems where the particle occupies greater than 50% of the channel cross-sectional area. The fluid velocity required to detach a particle adhering to a microchannel wall is a function of many variables; however, only the effect of particle size is considered in this paper. Experiments were performed for Reynolds numbers less than 0.1, and the ratio of particle diameter, d _p, to channel dimension, D, was varied from 0.50 to 0.95 in a 230 μm channel. A nonionic surfactant (Tween 80) was used to minimize the effect of adhesive forces other than van der Waals forces. In addition, a simple force-balance model based on particle lift, buoyancy, drag, gravitational forces, and adhesion due to van der Waals forces has been developed to predict the velocity required for particle detachment. The predicted and experimentally measured velocities agree relatively well within the limit of experimental error. The detachment velocity was qualitatively found to increase with decreasing d _p /D.     

Roughness optimization for biomimetic superhydrophobic surfaces

For non-wetting liquids the contact angle with a rough surface is greater than with a flat surface and may approach 180°, as reported for leaves of water-repellent plants, such as lotus. Roughness affects the contact angle due to the increased area of solid–liquid interface and due to the effect of sharp edges of rough surfaces. High roughness may lead to composite solid–liquid–air interface, which may be either stable or unstable. A comprehensive analytical model is proposed to provide a relationship between local roughness and contact angle, which is used to develop roughness distribution and to create biomimetic superhydrophobic surfaces. Various roughness distributions are considered, including periodic and surfaces with rectangular, hemispherically topped cylindrical, conical and pyramidal asperities and the random Gaussian height distribution. Verification of the model is conducted using experimental data for the contact angle of water droplet on a lotus leaf surface. For two solid bodies in contact, for wetting liquids, wetting leads to the meniscus force, which affects friction. Dependence of the meniscus force on roughness, previously ignored, is considered in the paper and it is found that with increasing roughness meniscus force can grow due to scale effect.

差分图像检测法在微小力测试系统上的应用

蚂蚁等生物体微小吸附力的研究对吸湿类机器人的研制有着重要意义.按照微小吸附力测试系统的要求,针对关键步骤--检测蚂蚁何时飞出测试平台展开研究.采用了时态差分法检测蚂蚁的吸附状态,判断其是否飞出测试平台.为降低误判率,设计了三次差分图像检测算法.通过算法的实现和在测试系统上的试验,验证了算法的有效性,准确测得了所选蚂蚁飞离平台时伺服马达转速为1795rpm.这为微小生物吸附力进一步研究铺平了道路.     

医学图像中粘连细胞分割方法研究

研究粘连细胞图像的分割问题。针对医学细胞图像中,细胞经常发生粘连,细胞粘连部分由于发生像素灰度混合,造成图像不清晰。传统的应用灰度的分割算法由于不能很好的区分粘连部分的灰度,不能完整的分割细胞的问题。为了解决上述问题,提出了自适应阀值调整的粘连细胞分割方法。通过求得粘连部位的细胞像素的具体特征,运用阀值的自适应变化区分粘连部位像素之间的不同,对像素进行划分,克服了传统方法像素划分不清的弊端。实验表明,方法能够有效的分割医学图像中的粘连细胞,取得了比较好的效果。     

Ab initio calculation of adhesion and potential corrugation of diamond (001) interfaces

The system consisting of two diamond (001) surfaces in contact was studied by means of plane-wave/pseudopotential density functional calculations. Different hydrogen coverages, ranging from fully hydrogenation to bare surfaces, were considered. The adhesion energy was calculated as a function of both the separation and the lateral displacement of the two surfaces. The effects of dangling carbon bonds on the adhesion and potential corrugation are quantitatively discussed.