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电力机车模糊间接自适应粘着控制

系统仿真学报 2006年第11期18卷 3192-3195页

作者：徐志根白裔峰王辉肖建西南交通大学成都610031

分析了电力机车牵引系统动力学模型及其粘着控制问题,利用基于多分辨率分析的模糊系统(MAFS)方法,根据系统输入和输出数据,建立具有优化结构的电力机车粘着控制对象的模糊系统模型。在此基础上,结合粘着控制模型,给出了基于MAFS及其辨... 详细信息

分析了电力机车牵引系统动力学模型及其粘着控制问题,利用基于多分辨率分析的模糊系统(MAFS)方法,根据系统输入和输出数据,建立具有优化结构的电力机车粘着控制对象的模糊系统模型。在此基础上,结合粘着控制模型,给出了基于MAFS及其辨识算法的模糊自适应粘着控制器。仿真结果表明该粘着控制方法的可行性和优越性。

关键词：粘着控制多分辨率分析模糊系统自适应控制

基于pc/104标准的嵌入式内燃机车恒功率控制及粘着控制系统的研制

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中国铁道科学 2003年第4期24卷 25-29页

作者：赵红卫王德志詹斐生铁道科学研究院北京100081

分析研究牵引工况恒功率控制及粘着控制的原理和方法,认为牵引工况恒功率控制和粘着控制,制动工况恒励磁电流控制、恒制动电流控制和防滑行控制都需要调节励磁机的励磁电流,粘着控制必须以恒功率控制为前提,防滑行控制必须以恒励磁电流... 详细信息

分析研究牵引工况恒功率控制及粘着控制的原理和方法,认为牵引工况恒功率控制和粘着控制,制动工况恒励磁电流控制、恒制动电流控制和防滑行控制都需要调节励磁机的励磁电流,粘着控制必须以恒功率控制为前提,防滑行控制必须以恒励磁电流控制或恒制动电流控制为前提,才能获得满意的结果。亦认为,由于实际的轮轨系统粘着状况比较复杂,影响因素很多,确定速度差、加速度及加速度微分的大小与粘着状态、空转程度之间精确的数量关系比较困难,最有效的控制方法是采用三维模糊控制策略。

关键词：内燃机车恒功率控制粘着控制设备研制

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基于多学科虚拟样机的粘着控制仿真平台

系统仿真学报 2010年第10期22卷 2384-2386,2417页

作者：黄景春肖建刘陆洲西南交通大学电气工程学院成都610031 兰州交通大学机电与动力工程学院兰州730070

重载列车和准高速动车组的运行,使轮轨之间的粘着经常处于极限状态,因此需要研究更先进的控制方法来优化利用粘着力。建立了包括牵引系统、控制系统和机车多体动力学模型的多学科虚拟样机仿真平台。使用机械动力学仿真软件ADAMS/Rail建... 详细信息

重载列车和准高速动车组的运行,使轮轨之间的粘着经常处于极限状态,因此需要研究更先进的控制方法来优化利用粘着力。建立了包括牵引系统、控制系统和机车多体动力学模型的多学科虚拟样机仿真平台。使用机械动力学仿真软件ADAMS/Rail建立了某种电力机车的多体动力学仿真模型;利用MATLAB建立了组合粘着控制算法;通过联合仿真实现了针对机车粘着控制系统的多学科虚拟样机仿真。联合仿真平台成为了沟通粘着控制方法理论研究和试验研究的桥梁,为智能控制方法在粘着系统中的应用提供了有效的仿真环境。

关键词：粘着控制电力机车多学科虚拟样机防空转

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粘着控制中数据处理方法研究与实现

粘着控制中数据处理方法研究与实现

作者：崔小岳西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国国民经济的快速发展,为了带动区域经济的腾飞,高速、重载机车仍然并将更大地承担起这一辉煌任务。电力机车的运行,依赖于轮轨间的粘着力,有效利用粘着力,一方面能提高机车牵引效率、发挥电机功率,另一方面则能提升机车运行时的... 详细信息

随着我国国民经济的快速发展,为了带动区域经济的腾飞,高速、重载机车仍然并将更大地承担起这一辉煌任务。电力机车的运行,依赖于轮轨间的粘着力,有效利用粘着力,一方面能提高机车牵引效率、发挥电机功率,另一方面则能提升机车运行时的安全性和舒适性。粘着控制装置,正是针对这一问题所研发的调节保护装置。粘着控制的研究中,传感器测量的速度、转矩信号是一系列分析计算的基础。而往往这些数据中,会夹杂很多无关干扰、噪声等,为分析带来不便。本文对于空转识别部分,采用希尔伯特黄变换方法,以机车在空转时发生自激振动为理论依据,并从时频能量角度着眼,选取特定频率段、考察能量积聚的百分比,结合既有方法,共同预测空转发生的可能,从而实现提前判断。针对噪声干扰的问题,本文从机车实际运行角度出发,在分析过机车速度数据后,提出一种适用于实验的滤波方法,之后再利用MATLAB所提供的工具箱可以快速便捷地设计、修改满足特定性能的滤波器,设计好参数之后通过软件配置,与FPGA平台的Modelsim软件进行联合仿真,自动生成所需系数和定点化代码。在上述环节得到滤波器系数并定点化之后,再利用串行分布式DA算法,将FPGA平台设计滤波器时相对困难的乘累加运算环节,转化为具有FPGA特点的查找表运算,在不损失速度的前提下大幅降低了芯片资源消耗,同时也降低了编程难度。仿真结果表明,所设计的滤波器性能与MATLAB平台所得到的预期基本一致,从而完善了整套数据处理方法的流程。本文对希尔伯特黄变换在空转识别中的应用,以及数据处理方法在FPGA平台的尝试,是对后续粘着控制装置改进的有力探索,为后续相关研究打下了基础。

关键词：粘着控制空转预测希尔伯特黄变换联合仿真 FPGA 分布式DA算法

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小波分析在机车优化粘着控制中的应用

铁道学报 2003年第5期25卷 32-38页

作者：王辉肖建西南交通大学电气工程学院四川成都610031

分析了机车粘着控制中粘着利用机理,提出了空转趋势识别方法,并采用小波变换这一工具对含有随机干扰信号的瞬时轮周加速度信号进行了多分辨率分析,即把轮周加速度信号分解为多个层次的细节部分和平滑部分。轮周加速度信号中的噪声被分... 详细信息

分析了机车粘着控制中粘着利用机理,提出了空转趋势识别方法,并采用小波变换这一工具对含有随机干扰信号的瞬时轮周加速度信号进行了多分辨率分析,即把轮周加速度信号分解为多个层次的细节部分和平滑部分。轮周加速度信号中的噪声被分解到了各层的细节部分,由剩余的平滑部构成轮周加速度发展趋势曲线,并对其微分。然后根据其加速度微分值进行空转趋势识别。最后,给出了仿真结果表明:基于空转趋势识别方法的模糊粘着控制能充分利用粘着力,避免空转发生;小波分析方法的应用有效避免空转趋势误识别,提高了粘着控制稳定性。

关键词：空转趋势识别小波变换多分辨率分析粘着控制

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粘着控制对列车动力学性能影响研究

粘着控制对列车动力学性能影响研究

作者：周黄标西南交通大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展,货物运输任务日益繁重,重载铁路运输作为一种运量大、效益高的运输方式受到越来越多国家的重视,中国也不例外,先后在大秦线、朔黄线和晋豫鲁铁路等多条重载线路上开行了万t重载列车。重载列车由于总重较大,运行阻力... 详细信息

随着经济的快速发展,货物运输任务日益繁重,重载铁路运输作为一种运量大、效益高的运输方式受到越来越多国家的重视,中国也不例外,先后在大秦线、朔黄线和晋豫鲁铁路等多条重载线路上开行了万t重载列车。重载列车由于总重较大,运行阻力也较大,通常需要采用一辆甚至多辆牵引性能良好的大功率机车牵引,而限制机车牵引性能的因素主要包括轮轨粘着和分相区。对于前者通常采用粘着控制,使机车在相同轨面条件下能够发挥出最大牵引力。对于后者需要尽可能缩短机车通过分相区时的断电惰行时长以及在通过分相区后尽可能快的恢复牵引力,以提高分相区列车通行效率。而牵引力变化对列车运行安全性能影响显著,故本文研究了粘着控制及通过分相区后牵引力恢复速率对列车纵向冲击和机车运行平稳性的影响。本文首先介绍了机车粘着控制原理以及国内外粘着控制、列车纵向动力学研究现状。并依据粘着控制理论和列车纵向动力学理论在MATLAB/Simulink中建立了粘着控制系统、空气制动系统、车钩缓冲器模型和车辆动力学模型,分析了空气制动系统主要参数对制动缸升压特性的影响。为了更好的模拟机车轮轨蠕滑特性,依据车辆系统动力学理论在SIMPACK中建立了机车多体动力学模型。采用MATLAB/Simulink和SIMPACK联合仿真的方法将多系统联合组建成1万t重载列车仿真平台。依据所建立的仿真平台,本文首先分析了列车在不同轨面条件以不同牵引力施加速率起车时,粘着控制对机车粘着利用和列车纵向动力学性能的影响。结果表明:在较差轨面条件下起车且无粘着控制时应采用相对较小的牵引力加载速率;在有粘着控制时,应采用较大的加载速率,牵引力在迅速上升到最大值之后,由粘着控制系统对其进行调节,使其尽可能保持在当前轨面条件所允许的最大值附近。其次分析了粘着控制对限速80 km/h的12‰长大下坡道上列车循环制动性能的影响,结果表明:在循环制动过程中,采用粘着控制能够使机车长时间保持较大电制动力而无需施加空气制动,可以提高货车空气制动和缓解速率,减小机车闸瓦磨耗。在无粘着控制时列车开始空气制动和缓解的速度分别不得大于78.3 km/h和54.4 km/h,而有粘着控制时可以分别提升至79.0 km/h和60.8 km/h,有效提升列车运行速度。粘着控制对循环制动中车钩力最值影响不明显。最后分析了采用不同装置通过分相区后机车牵引力恢复速率对列车纵向动力学性能的影响,结果表明:采用电子过分相装置通过分相区后机车以200 kN/s的速率将牵引力恢复至机车过分相前牵引力,可以减小列车车钩力并提高机车运行平稳性;使用传统过分相装置惰行通过1300 m长分相区后,采用较小的牵引力恢复速率可在减小列车车钩力的同时提高机车运行平稳性。

关键词：粘着控制重载列车动力学联合仿真循环制动分相区

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利用小波分析和云模型实现机车优化粘着控制

计算机应用研究 2009年第2期26卷 634-636页

作者：黄景春肖建蒋林陈爽西南交通大学电气工程学院成都610031 兰州交通大学机电与动力工程学院兰州730070

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;... 详细信息

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。

关键词：粘着控制小波分析云模型蠕滑

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基于轨面辨识的电力机车粘着控制仿真研究

计算机仿真 2015年第1期32卷 206-210,253页

作者：黄景春唐守乾林鹏峰任强西南交通大学电气工程学院四川成都610031

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... 详细信息

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。

关键词：轨面辨识相似度粘着控制模糊理论

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电力机车粘着控制中滤波环节的优化设计方法

计算机仿真 2014年第8期31卷 142-147页

作者：崔小岳何秋泠邓雪松西南交通大学电气工程学院四川成都610031

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... 详细信息

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Verilog 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。

关键词：粘着控制滤波联合仿真可编程逻辑器件