清篩機高速走行系統(tǒng)半物理仿真平臺的研究.pdf

1、清篩機是用來清篩鐵路道床中臟污道砟的大型鐵路養(yǎng)護機械，隨著鐵路運輸?shù)拇笠?guī)模提速以及重載火車的持續(xù)增多，養(yǎng)護作業(yè)對清篩機等大型養(yǎng)路機械的需求將越來越大。目前，清篩機天窗作業(yè)利用率低，而區(qū)間高速走行作為輔助作業(yè)的重要組成部分，會直接影響天窗的利用率以及鐵路線路的安全。鑒于清篩機開發(fā)周期長、研發(fā)成本高、效率低，系統(tǒng)仿真的研究具有重要意義，而基于Matlab/Simulink的實時仿真因為沒有統(tǒng)一的模塊劃分和接口標準，模型接口紊亂，模型重用率和

2、研發(fā)效率低，不利于模塊維護、擴展及優(yōu)化。
　　論文采用參數(shù)化封裝模塊建模方法，為了擴大模塊劃分和接口標準的通用性，以機電液一體化系統(tǒng)為研究對象，建立其模塊劃分、接口標準及模塊耦合方式，根據(jù)以上模塊劃分和接口標準以及對清篩機走行驅動系統(tǒng)的分析上建立清篩機高速走行系統(tǒng)實時仿真模型，完成以xPC為實時系統(tǒng)的清篩機高速走行系統(tǒng)半物理仿真平臺，為液壓系統(tǒng)研發(fā)和控制器開發(fā)等提供可靠的實時測試環(huán)境，提高了清篩機高速走行系統(tǒng)的研發(fā)效率，降低了研發(fā)

3、成本。
　　論文各章主要內(nèi)容如下：
　　第一章簡單介紹了清篩機發(fā)展、走行系統(tǒng)及“天窗”工作模式，概述了仿真技術及實時仿真系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了清篩機仿真的研究現(xiàn)狀，最后提出了清篩機高速走行系統(tǒng)半物理仿真研究的目的和內(nèi)容。
　　第二章基于半物理仿真平臺對硬件實時性要求的分析以及xPC實時系統(tǒng)的特點，提出了清篩機高速走行系統(tǒng)半物理仿真平臺的設計方案。以xPC實時內(nèi)核為仿真平臺的實時系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與宿主機、三維顯示計算

4、機的通信;采用Matlab/Simulink建立清篩機高速走行系統(tǒng)仿真模型，采用模塊化建模方法并對模塊進行參數(shù)化封裝，提高模型的維護、擴展和移植性能;提出了基于WinForm開發(fā)框架的仿真控制界面和基于Unity3D的三維顯示界面的開發(fā)。
　　第三章建立了機電液一體化系統(tǒng)模塊劃分、接口標準及模塊耦合方式。采用參數(shù)化封裝模塊建模方法，為了擴大模塊劃分和接口標準的通用性，本章以機電液一體化系統(tǒng)為研究對象，基于復雜系統(tǒng)模塊劃分方法和原則

5、，建立其模塊劃分和接口標準，提出液壓模塊容腔耦合或節(jié)點耦合以及其他系統(tǒng)模塊接口節(jié)點耦合方式，以Matlab/Simulink為建模工具建立常用模塊模型庫框架。
　　第四章根據(jù)上一章模塊劃分和接口標準建立了清篩機高速走行系統(tǒng)實時仿真模型，包括發(fā)動機、變量泵、變量馬達、排量控制機構、插裝閥組、壓力容腔、液壓管道、機械系統(tǒng)及阻力模塊，進行參數(shù)化模型封裝，并對部分模型準確性進行驗證。
　　第五章完成了清篩機高速走行系統(tǒng)模型集成及半物

6、理仿真平臺的實現(xiàn)。基于以上模塊耦合方式的清篩機高速走行系統(tǒng)模型集成驗證了機電液一體化系統(tǒng)模塊劃分、接口標準及模塊耦合方式的可行性，清篩機高速走行系統(tǒng)半物理仿真平臺的實現(xiàn)驗證了該半物理仿真平臺的實時性和可行性;完成了基于WinForm控制界面的開發(fā)，實現(xiàn)對仿真過程的控制、在線調(diào)參、試驗數(shù)據(jù)保存等功能;完成了基于Unity3D三維實時顯示平臺的開發(fā)，實現(xiàn)清篩機走行的實時顯示。
　　第六章對論文的主要工作進行總結，并對后續(xù)工作的研究方向