基于改进相位移法电力机车粘着控制

在研究电力机车优化控制的研究中,粘着控制是高速重载机车需要研究的关键问题.针对电力机车粘着控制传统方法在潮湿轨面中粘着利用率低及相位移法添加的正弦相移测相信号引起牵引转矩的波动,对电机产生不良影响等问题.为解决上述问题,设计了采用组合校正法及相位法相结合的粘着控制方法.在simulink中搭建机车动力学模型,应用改进后相位移粘着控制方法,仿真结果表明,新的粘着控制方法具有相位移粘着控制高粘着利用率优点,同时减小转矩波动对电机的不良影响时间,为机车粘着优化控制提供了参考.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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.     

电力机车逻辑控制单元的设计

电力机车逻辑控制单元（LCU）是一种用微机和电力电子器件构成的新型无触点控制装置。本文分析了电力机车逻辑控制单元的设计方法，着重阐述了系统硬件组成，工作原理和软件流程，并对容错技术在电力机车逻辑控制单元中的应用作了简单介绍。     

列车动力学模型时变环境参数自适应辨识

考虑列车制动性能与制动距离对列车安全的重要影响, 分析了列车运行的动力学特性, 构建了列车离散化制动模型,并针对影响列车制动性能的关键参数 — 钢轨粘着系数难以直接观测、随钢轨环境变化的特点, 提出基于滑动窗口与最大期望理论的轮轨粘着系数在线辨识算法. 首先, 依据数据特征确定滑动窗口位置与窗口尺寸; 然后, 构造列车动力学模型参数的条件数学期望, 并结合粒子滤波与粒子平滑算法以及贝叶斯理论, 估计预设模型参数下的列车运行状态; 在此基础上, 分析粘着系数的后验概率, 并极大化条件数学期望对模型参数预设进行优化更新, 进而实现模型真实参数的逐步逼近. 最后, 考虑雪地、隧道等场景下的粘着系数变化, 对本文方法进行了仿真验证, 并数值分析了粘着系数对制动距离的影响. 仿真结果表明本文算法可快速、准确地对粘着系数进行实时辨识, 掌握轮轨间实时粘着状态.     

基于PLC的电力机车整备作业控制系统设计与实现

结合国内电力机车整备作业中存在的问题及作业现场的控制要求,分析了电力机车整备作业安全监控过程中设备控制系统的功能需求。划分了电力机车整备作业安全监控系统的软硬件模块,结合计算机网络通讯技术、现场总线技术、PLC控制技术等,设计了集中管理、分布式控制网络结构和PROFIBUS-DP总线网络控制系统。实现了电力机车整备作业安全监控系统自动化、信息化的管理与控制。工程实践表明,该系统能很好满足电力机车整备作业现场控制要求。     

机车电路原理计算机辅助教学软件的开发

针对机车乘务员的培训，本文介绍了利用Visual Basci开发的机车电路专用控件的专有属性、方法、事件，以及以此为平台开发机车电路原理计算机辅助教学软件的过程。     

基于永磁同步电动机的矿用电机车调速系统设计

针对采用传统直流调速系统的矿用电机车在实际运行过程中存在维护量大、故障率高等问题,设计了一种基于永磁同步电动机的矿用电机车交流调速系统。该系统以TMS320F28335为控制核心,配合电流采样、转速测量等外围电路,采用直接转矩控制策略,实现了对电机车的高精度控制。实验结果表明,该系统调速性能良好、动态响应速度快、维护量低。     

基于两阶段自适应Gauss配点重构伪谱法的电力机车优化操纵

针对中车株洲电力机车有限公司设计的HXD1-C64电力机车, 提出一种基于两阶段自适应Gauss配点重构的伪谱法, 用于列车优化操纵问题高效快速求解. 首先, 建立了HXD1-C64电力机车优化操纵数学模型; 然后, 在推导Legendre-Gauss配点公式的基础上, 给出控制变量两阶段自适应Gauss配点策略, 第1阶段采用对分配点, 第2阶段引入斜率变化分析对控制变量配点进行自适应细分和合并; 最后, 在运行时间最短目标下对HXD1-C64电力机车优化操纵进行仿真实验. 结果显示, 相较于控制变量参数化方法和传统高斯伪谱方法(Gauss pseudospectral method, GPM), 改进方法获得了更优性能指标和牵引力控制品质, 计算时间分别减少91.93 %和33.88 %, 表明了所提方法的有效性.     

基于FPGA的直流电动机PWM控制系统

针对基于单片机的直流电动机PWM控制系统存在精度差、抗干扰能力差的问题,而基于DSP的直流电动机PWM控制系统很难满足实时性要求的问题,提出了一种基于FPGA的直流电动机PWM控制系统的设计方案;详细介绍了该系统在直流电动机运行在强加速、弱加速、减速、定速四个状态的实现原理。仿真结果表明,该系统具有一定的可行性,可应用于煤矿井下直流电机车调速控制系统中。     

基于变频器的电机车定位控制原理及应用

于熄焦行业中的电机车是运送焦碳的重要设备,如何实现工艺要求的定位精度是电机车自动控制系统中的关键技术。本文介绍了一种利用变频器实现电机车精确定位的方法,重点阐述了其定位控制原理、参数设置以及PLC定位控制程序的设计。     

Synergetic control of asynchronous electric traction drives of locomotives

The problem of synthesis of the control system of locomotive asynchronous electric traction drives with regard to processes in the wheel-rail contact. In this system, the wheels can slip relative to the rail, and the excessive slippage has a negative effect on the locomotive traction properties and increases the wear of the wheel pair and rail surface. Modern techniques of solving this problem are based on the forced increase of the coefficient of traction in the wheel-rail contact and on tracking the acceleration of the wage wheels rotation rate as the wheel slip development is evaluated. A new approach to the synthesis of locomotive traction controllers is proposed that is based on the theory of synergetic control. The proposed traction controller ensures a prescribed slip rate of the wage wheels relative to the rail thus ensuring the maximum traction; furthermore, this controller minimizes the loss of energy in the power unit of the electric traction drive.     

机车制动机通信系统的设计与实现

针对目前我国电力机车制动机普遍的落后现状,结合DK-1型电力机车制动机的改进,以微机检测与控制技术和网络通信技术为基础,提出了一种基于CAN总线的制动机通信系统的架构;并在此基础上描述了通信系统硬件接口电路的组成,详细分析了CAN总线同PC/104总线转换的技术难点以及解决办法,重点介绍了CAN总线应用层协议的具体制定以及通信软件的设计和实现;该系统经过现场实际运行,通信可靠性高,效果良好,具有很好的实用价值。