我國(guó)貨運(yùn)列車正向著快速、重載和專用化方面發(fā)展,如何改進(jìn)列車運(yùn)行安全問(wèn)題迫在眉睫。氣動(dòng)發(fā)電裝置可以利用現(xiàn)有空氣源的壓力空氣進(jìn)行發(fā)電并儲(chǔ)存,并將產(chǎn)生的電能運(yùn)用到列車制動(dòng)控制中。本文以氣動(dòng)發(fā)電裝置為基礎(chǔ),對(duì)鋰電池進(jìn)行監(jiān)控管理,保證列車在行駛過(guò)程中鋰電池的安全。在原重載列車車制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了電子控制單元、電磁閥、繼動(dòng)閥和傳感器,實(shí)現(xiàn)電控空氣制動(dòng)(ECP),解決了快速、重載和混合列車中空重車調(diào)整和防滑的精細(xì)控制問(wèn)題。同時(shí),為了保證新系統(tǒng)的兼容性,在原有列車制動(dòng)系統(tǒng)供氣不足的情況下,仍可以使用原有的制動(dòng)系統(tǒng)。本文提出以STM32單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng),其控制策略主要有兩個(gè)方面:一是列車制動(dòng)系統(tǒng),制動(dòng)控制系統(tǒng)可以控制列車制動(dòng)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)列車階段制動(dòng)與緩解。二是電源監(jiān)控管理,電源監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)鋰電池溫度、電壓、電流,并以此為基礎(chǔ)通過(guò)卡爾曼濾波算法估算出電池剩余電量,保證列車行駛安全。在制動(dòng)方面,利用空氣作為信號(hào)源,壓力傳感器接收壓力信號(hào)并將其反饋給制動(dòng)控制系統(tǒng),將PID與模糊控制相結(jié)合,對(duì)ECP制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真,研究不同制動(dòng)指令下ECP制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)、緩解等性能。從實(shí)驗(yàn)中我們可以看出...

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 貨運(yùn)列車供電問(wèn)題的解決方案
        1.2.2 貨運(yùn)列車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向
        1.2.3 電控空氣(ECP)制動(dòng)系統(tǒng)
    1.3 本文主要內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第2章 重載列車ECP制動(dòng)系統(tǒng)研究基礎(chǔ)
    2.1 氣動(dòng)發(fā)電裝置概述
    2.2 磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點(diǎn)及特性
        2.2.1 電池的等效電路模型
        2.2.2 PNGV等效電路模型實(shí)現(xiàn)
    2.3 ECP系統(tǒng)制動(dòng)公式
    2.4 本章小結(jié)
第3章 重載列車電源監(jiān)控及ECP制動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 硬件整體結(jié)構(gòu)
    3.2 微處理器概述
    3.3 微控制器最小系統(tǒng)
        3.3.1 電源電路設(shè)計(jì)
        3.3.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘
        3.3.3 復(fù)位電路
    3.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
    3.5 電源監(jiān)控部分采集板硬件設(shè)計(jì)
        3.5.1 采集芯片AD7280A簡(jiǎn)介
        3.5.2 電壓采樣電路設(shè)計(jì)
        3.5.3 電流采樣電路設(shè)計(jì)
        3.5.4 溫度采樣電路設(shè)計(jì)
        3.5.5 均衡部分硬件設(shè)計(jì)
第4章 重載列車ECP制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
    4.1 ECP制動(dòng)系統(tǒng)的基本工作原理
    4.2 ECP制動(dòng)系統(tǒng)的分類
        4.2.1 根據(jù)通信方式劃分
        4.2.2 根據(jù)制動(dòng)模式劃分
    4.3 ECP制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.3.1 獨(dú)立供電裝置下ECP制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.3.2 ECP制動(dòng)系統(tǒng)控制指令定義
    4.4 ECP制動(dòng)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 重載列車電源電量及ECP制動(dòng)系統(tǒng)仿真
    5.1 基于卡爾曼濾波的電池剩余電量估算仿真實(shí)現(xiàn)
        5.1.1 在非線性系統(tǒng)中的卡爾曼濾波器的分析
        5.1.2 Kalman濾波器變量選定
        5.1.3 仿真模型
        5.1.4 恒流放電仿真結(jié)果
    5.2 模糊控制及其MATLAB仿真
        5.2.1 輸入、輸出變量
        5.2.2 生成模糊變化表
        5.2.3 建模與仿真
    5.3 PID控制仿真
        5.3.1 PID控制方式的整體化
        5.3.2 PID控制的基本算法
        5.3.3 PID基本調(diào)試方法
        5.3.4 PID參數(shù)整定
    5.4 模糊PID控制器的設(shè)計(jì)與仿真
    5.5 ECP制動(dòng)系統(tǒng)建模
    5.6 ECP制動(dòng)系統(tǒng)仿真
        5.6.1 ECP制動(dòng)系統(tǒng)仿真
        5.6.2 仿真結(jié)果分析
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間所開(kāi)展的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3795631