基于虛擬樣機(jī)與軌面辨識(shí)的電力機(jī)車粘著控制研究.pdf

1、隨著國家鐵路朝著高速、重載的方向發(fā)展，高速、重載要求機(jī)車能夠充分發(fā)揮牽引功率，進(jìn)而獲得更大的平均牽引力。而機(jī)車牽引功率的發(fā)揮依賴于輪軌間的粘著力，在最大限度發(fā)揮機(jī)車牽引功率的同時(shí)不能破壞輪軌間的粘著狀態(tài)。同時(shí)粘著的優(yōu)化利用可以保證列車的安全運(yùn)行，提高旅客乘坐的舒適性，因此機(jī)車粘著控制系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　目前國內(nèi)外較常用的是再粘著控制和優(yōu)化粘著控制研究，這些研究往往是根據(jù)列車動(dòng)力學(xué)和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，總結(jié)出簡單

2、的單輪對(duì)物理模型。由于電力機(jī)車是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，這種簡單的物理模型不能表征列車運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過程，也不能真實(shí)全面的反應(yīng)列車運(yùn)行過程中的軌面條件變化。現(xiàn)場實(shí)車試驗(yàn)?zāi)軌蛘鎸?shí)反應(yīng)列車運(yùn)行的各種狀態(tài)，但實(shí)車試驗(yàn)周期長、成本高、難以模擬極限工況，這些缺點(diǎn)的存在使得實(shí)車試驗(yàn)有很大局限性。
　　本文利用多體動(dòng)力學(xué)軟件搭建了軸重為23t完整的重載機(jī)車虛擬樣機(jī)模型，配合MATLAB搭建了完整的牽引傳動(dòng)系統(tǒng)模型和構(gòu)建了基于軌面辨識(shí)的粘著控制系統(tǒng)，在M

3、ATLAB軟件上實(shí)現(xiàn)了逆變器和牽引電機(jī)矢量控制控制模塊、粘著控制模塊，將虛擬樣機(jī)模型和牽引傳動(dòng)粘著控制系統(tǒng)結(jié)合搭建了聯(lián)合仿真平臺(tái)，能夠較真實(shí)全面的反應(yīng)機(jī)車動(dòng)態(tài)運(yùn)行。
　　為實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜粘著特性的仿真，在SIMPACK軟件中利用User Routines模塊Fortran語言編程實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)展了SIMPACK軟件中輪軌間粘著力計(jì)算方法。此方法可以根據(jù)實(shí)際研究的需要同時(shí)結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)仿真復(fù)雜軌面狀態(tài)的變化。為了改善傳統(tǒng)粘著控制系統(tǒng)應(yīng)對(duì)空轉(zhuǎn)時(shí)盲

4、目的調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)矩，本文利用基于模糊理論的軌面辨識(shí)模塊實(shí)時(shí)辨識(shí)出當(dāng)前軌面的最大粘著系數(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于軌面辨識(shí)的粘著控制方法，實(shí)現(xiàn)了輪軌間粘著力的充分利用。
　　最后為驗(yàn)證平臺(tái)的可行性和正確性，利用聯(lián)合仿真平臺(tái)對(duì)列車在6‰、10‰長大坡道的通過能力和軸重轉(zhuǎn)移進(jìn)行了仿真，還將基于軌面辨識(shí)的粘著控制系統(tǒng)加載在牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行復(fù)雜軌面的切換仿真。實(shí)現(xiàn)了考慮粘著利用的機(jī)車牽引計(jì)算仿真，為機(jī)車運(yùn)行在特殊工況下（長大坡道、潮濕路面）的牽引驗(yàn)算