電氣化鐵路受電弓PID主動控制策略的研究.pdf

1、隨著中國鐵路快速發(fā)展，列車在高速狀態(tài)下的受流問題已成為限制列車可靠、安全、穩(wěn)定運行的一個非常重要原因。弓網(wǎng)系統(tǒng)是電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的一個重要組成，列車是靠受電弓與接觸線之間的滑動接觸來獲取電能。而隨著列車不斷提速，受電弓與接觸線在高速狀態(tài)下的動態(tài)接觸越來越不穩(wěn)定。當接觸壓力過大時，會引起受電弓碳滑板的急劇磨損，降低弓網(wǎng)使用時間;當接觸壓力過小，又會引起弓網(wǎng)離線，產(chǎn)生的離線電弧會燒蝕碳滑板和接觸線。因此有必要采用主動控制降低列車受電弓

2、與接觸網(wǎng)接觸壓力的波動，提高列車受流質量。本文的研究內容包括:
　　首先，完成了受電弓主動控制方案的選擇，該控制方案是以DSP為控制器，以直線步進電機為執(zhí)行機構，代替目前常用的以單片機為控制器，氣缸、液壓為驅動的控制方案。由DSP控制步進電機帶動受電弓上升或下降，使弓網(wǎng)接觸壓力保持在合理范圍內。并圍繞實驗室弓網(wǎng)模擬裝置對受電弓主動控制系統(tǒng)進行了硬件設計，主要包括控制器選型、壓力傳感器選型、放大濾波電路設計和步進電機細分驅動器設計。

3、
　　其次，基于Simulink分別搭建了弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)模型、兩相混合步進電機模型、模糊控制器、模糊PID控制器和整個控制系統(tǒng)模型。通過仿真的方法比較了PID主動控制、模糊控制和模糊PID控制對弓網(wǎng)間接觸力波動的控制效果。當以響應速度和接觸壓力波動的均方差為評價指標時，三種控制算法在接觸壓力波動均方差這個指標上差距不大，而PID主動控制算法最快，因此最終選取了受電弓PID主動控制方案。圍繞PID控制算法完成了控制系統(tǒng)軟件設計，主要包