【摘要】：高載荷、大軸重重載電力機(jī)車的最優(yōu)粘著利用及如何實(shí)現(xiàn)防空轉(zhuǎn)控制已成為現(xiàn)今機(jī)車牽引控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。所謂最優(yōu)粘著利用及防空轉(zhuǎn)控制,是指在一定的外界環(huán)境條件下,通過控制牽引電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),進(jìn)而影響機(jī)車輪軌間的粘著狀態(tài),使機(jī)車盡可能發(fā)揮出當(dāng)前軌面所能允許的最大牽引力,同時(shí)避免車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)的控制方法。本文以重載電力機(jī)車作為研究對象,針對輪軌粘著系數(shù)精確觀測、不確定軌面最優(yōu)粘著點(diǎn)極值搜索算法、機(jī)車最優(yōu)粘著防空轉(zhuǎn)控制策略三個(gè)主要問題展開研究。主要工作如下:針對重載電力機(jī)車在運(yùn)行過程中,輪軌粘著系數(shù)難以獲取的問題,本文提出一種基于非奇異終端滑模觀測器的輪軌粘著系數(shù)觀測算法。通過對牽引電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與機(jī)車粘著力矩之間的相互作用力矩進(jìn)行分析,構(gòu)建非奇異終端滑模觀測器對牽引電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行觀測,再進(jìn)一步利用負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測值來估算粘著系數(shù),有效降低一般觀測器對外界參數(shù)變化的敏感性,提高輪軌粘著系數(shù)的觀測精度。針對重載電力機(jī)車在復(fù)雜工況軌面運(yùn)行時(shí),軌面最優(yōu)粘著點(diǎn)難以獲取的問題,本文提出一種基于滑模極值搜索理論的軌面最優(yōu)粘著點(diǎn)搜索算法。所提出的不確定軌面最優(yōu)粘著點(diǎn)滑模極值搜索算法通過將粘著系數(shù)觀測值作為極值搜索算法的輸入信號,然后設(shè)計(jì)一系列滑模面確保機(jī)車蠕滑速度收斂至最優(yōu)粘著點(diǎn)附近。當(dāng)滑模收斂條件不再滿足時(shí),利用振蕩積分環(huán)節(jié)提高搜索精度,減小誤差。針對重載電力機(jī)車處于最優(yōu)粘著牽引工況下,機(jī)車車輪可能發(fā)生空轉(zhuǎn)的問題,本文提出一種基于非對稱障礙李雅普洛夫函數(shù)的機(jī)車防空轉(zhuǎn)控制算法。通過提取機(jī)車蠕滑速度為狀態(tài)變量,運(yùn)用非對稱障礙李雅普洛夫函數(shù)特有的不對稱約束邊界,在穩(wěn)定區(qū)和空轉(zhuǎn)區(qū)的障礙邊界分別進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì),確保機(jī)車粘著狀態(tài)被約束在一個(gè)可靠的高粘著區(qū)域,同時(shí)滿足機(jī)車的高粘著利用率和防空轉(zhuǎn)控制目標(biāo)。最后基于Matlab/Simulink仿真環(huán)境構(gòu)建機(jī)車最優(yōu)粘著利用及防空轉(zhuǎn)控制模型,對所提出的控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證。并利用RT-Lab半實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行半實(shí)物實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證所提出的控制策略的有效性。
【圖文】：

第五章 基于非對稱障礙李雅普洛夫函數(shù)的機(jī)車防空轉(zhuǎn)控制：設(shè)計(jì)了基于非對雅普洛夫函數(shù)的防空轉(zhuǎn)控制器，將穩(wěn)定區(qū)和空轉(zhuǎn)區(qū)的約束空間分別單獨(dú)設(shè)計(jì)優(yōu)粘著點(diǎn)穩(wěn)定區(qū)和空轉(zhuǎn)區(qū)單邊防空轉(zhuǎn)約束。將不滿足非對稱障礙李雅普洛夫條件的蠕滑狀態(tài)通過全局蠕滑狀態(tài)約束非對稱障礙李雅普洛夫函數(shù)控制器進(jìn)實(shí)現(xiàn)全局蠕滑狀態(tài)最優(yōu)粘著防空轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)的目的。第六章 結(jié)論與展望：對全文的核心研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并對本文有待進(jìn)一問題進(jìn)行了展望。為方便了解本文的行文結(jié)構(gòu)，附論文結(jié)構(gòu)圖如圖 1-1 所示。

制牽引電機(jī)發(fā)出的牽引力大于當(dāng)前軌面所能提供的最大粘著力時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致車輪進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)，使得行車安全也無法保證。上述問題的存在會(huì)影響粘著控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此重載電力機(jī)車基本數(shù)學(xué)模型的建立是研究粘著控制的重要基礎(chǔ)。本章介紹重載電力機(jī)車粘著控制數(shù)學(xué)模型，機(jī)車粘著控制系統(tǒng)的基本任務(wù)就是防車輪空轉(zhuǎn)，確保行車安全。其次，擁有一定的軌面最優(yōu)粘著點(diǎn)搜索能力，，對于提升輪軌粘著利用率，發(fā)揮重載電力機(jī)車的牽引性能也十分必要。推導(dǎo)描述了重載電力機(jī)車簡化模型包括：牽引電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程、輪軌粘著機(jī)理、粘著特性曲線、機(jī)車簡化動(dòng)力學(xué)模型；然后對現(xiàn)有的常見粘著控制方法進(jìn)行了總結(jié)；最后給出本文設(shè)計(jì)的重載電力機(jī)車粘著控制模型[31]。本章為后續(xù)章節(jié)的最優(yōu)粘著搜索及防空轉(zhuǎn)控制算法奠定理論基礎(chǔ)。2.1 重載電力機(jī)車簡化輪軌模型重載電力機(jī)車簡化輪軌模型示意圖如圖 2-1 所示，機(jī)車牽引動(dòng)力系統(tǒng)由牽引電機(jī)、齒輪箱、機(jī)車輪軌三部分組成，在重載電力機(jī)車的牽引運(yùn)行過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩通過齒輪箱傳遞牽引力矩，驅(qū)動(dòng)輪對以轉(zhuǎn)速dv 旋轉(zhuǎn)，車輪軸重為Wg ，輪軌之間的粘著力 Fμ驅(qū)動(dòng)機(jī)車以速度tv 前行。
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U264

【參考文獻(xiàn)】

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10 李江紅;胡云卿;彭輝水;劉良杰;;軌道交通粘著利用控制的關(guān)鍵技術(shù)與方法[J];機(jī)車電傳動(dòng);2014年06期

本文編號：2611021