基于改进扰动观测器的电力机车粘着控制

多轴协调的电力机车粘着控制
张思宇;黄景春
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2016(033)005
【摘要】在电力机车牵引控制优化中,为了充分利用电力机车轴控的优势,针对轴控式B0-B0四轴电力机车,提出了机车多轴协调的粘着控制系统.将控制系统分为了两层,上层根据机车的实际轴重和轮对空转情况,合理分配整车转矩;下层是牵引工况下的单轴粘着控制系统.在SIMPACK环境下开发了机车模型,并通过SIMPACK-Matlab联合仿真验证了该控制系统的有效性.仿真结果表明,改进方法能够使机车各轴的空转概率相似,有效地减少机车轮对空转次数和提高机车整体牵引力.
【总页数】6页(P156-160,199)
【作者】张思宇;黄景春
【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.电力机车粘着控制及其仿真研究 [J], 张伟娟;杨岳毅
2.基于轨面辨识的电力机车粘着控制仿真研究 [J], 黄景春;唐守乾;林鹏峰;任强
3.基于模糊路况识别的电力机车粘着控制 [J], 任强;黄景春;张思宇
4.基于改进相位移法电力机车粘着控制 [J], 赵丹;王嵩;代高富;林鹏峰
5.电力机车粘着控制仿真研究 [J], 唐守乾;黄景春;闫小伟
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基于扰动补偿的高速列车自适应滑模黏着控制曹帅;王嵩;唐杰萍;何小毛【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2024(21)3【摘要】列车安全和平稳运行依赖于牵引力的有效发挥,而牵引力的有效发挥受限于轮轨间的黏着状态。

为了解决高速列车行驶在低黏着轨面时牵引力不足的问题,考虑到车重、阻力、坡度等参数不易精确获取,设计一种基于扰动补偿的自适应滑模黏着控制算法。

根据黏着计算模型和简化列车模型,建立高速列车轮轨动力学模型。

通过设计动态观测精度更高的鲁棒黏着观测器,以精确获取当前轨面提供的黏着力。

在此基础上,针对列车工作在最优黏着点附近时能够获得较大牵引力这一特性,采用梯度观测极值搜索算法获取该点附近的蠕滑速度。

同时,设计基于扰动补偿的自适应滑模控制器控制电机输出转矩,使高速列车能够在部分系统参数未知的情况下跟踪极值搜索算法输出的蠕滑速度,从而提高列车牵引力。

基于扰动补偿的自适应滑模控制,通过观测补偿系统不确定部分和自适应调节开关增益,减少滑模控制律抖振对黏着控制性能的影响。

研究结果表明,基于扰动补偿的自适应滑模黏着控制算法在系统中存在未知参数时,能够控制列车在10 s内到达冰雪轨面最优黏着工作点附近,在1 s内到达潮湿轨面最优黏着工作点附近。

此外,相比于传统滑模黏着控制和自适应滑模黏着控制,所提算法控制律抖振更低,并且能够更精确地搜寻和跟踪最优黏着工作点。

所提算法可以为实际列车黏着控制算法设计提供参考。

【总页数】11页(P913-923)【作者】曹帅;王嵩;唐杰萍;何小毛【作者单位】西南交通大学电气工程学院【正文语种】中文【中图分类】U266.2【相关文献】1.基于扰动补偿的连续搅拌釜式反应器自适应积分滑模控制2.基于扰动补偿的多轴车辆主动悬架自适应模糊动态滑模控制策略研究3.基于自适应扰动补偿的多电机时变滑模控制4.基于干扰观测器的高速列车RBF自适应滑模控制方法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

列车传动最优黏着控制策略研究吴能峰;钟立群;杨北辉;王辉华【摘要】在列车的行驶过程中,轮轨间的黏着控制尤其重要,最大化利用黏着力可提高列车的牵引/制动性能.文中提出的列车传动最优黏着控制策略通过全维状态观测器准确地估计出当前利用的黏着系数;利用可变遗忘因子的递归最小二乘法有效地计算出黏着-蠕滑特性曲线斜率;采用最速梯度法迅速搜索最佳蠕滑速度给定值.同时为了实现最优黏着控制,设计了蠕滑速度控制环来获得牵引电机转矩指令补偿量.最后通过仿真,证明了该控制策略的正确性和有效性.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】6页(P26-30,42)【关键词】黏着控制;全维状态观测器;递归最小二乘法;最速梯度法【作者】吴能峰;钟立群;杨北辉;王辉华【作者单位】深圳市英威腾交通技术有限公司,广东深圳518100;深圳市英威腾交通技术有限公司,广东深圳518100;深圳市英威腾交通技术有限公司,广东深圳518100;深圳市英威腾交通技术有限公司,广东深圳518100【正文语种】中文【中图分类】U260.11+5现代列车的牵引控制中，黏着控制是列车牵引传动控制的一个重要环节，列车牵引力的产生直接来源于轮轨间的黏着力[1-2]。

通常，黏着系数随轮轨条件的变化而变化。

当路面状况变得恶劣时，若司机手柄给的牵引力大于可利用的黏着力，列车会出现打滑或空转现象；当司机手柄给的牵引力小于当前路况可利用的最大黏着力时，列车的牵引和制动性能也会受到影响。

因此，如何实现列车的最优化黏着已成为研究热点[3-6]。

文献[7]采用干扰观测器估计电机负载力矩，进而估算出轮轨间的黏着系数，该方法虽简单易行，但信号测量过程中含有较大噪声，会影响系统性能。

由文献[8]可知，在黏着-蠕滑特性曲线的峰值处黏着利用可最大化，而黏着系数与蠕滑速度的微分定会引入高频干扰，因此，尽管文献[8-9]采用全维状态观测器估算黏着系数可降低测量噪声带来的影响，但在求取该曲线斜率k的过程中又会引入干扰。

基于二型模糊系统的机车粘着控制的开题报告一、选题的背景和意义铁路交通是国家重要的基础设施，机车牵引作为铁路交通运行的主要方式之一，其运行安全和效率对于经济社会的发展具有重要意义。

机车粘着力作为机车运行的重要指标，直接关系到机车的牵引能力和行车安全。

然而，由于铁路线路的不规则性、环境因素的干扰等因素的影响，机车粘着力具有不确定性和模糊性，降低了机车牵引性能和行车的安全性和舒适性。

针对这一问题，粘着力控制在机车控制系统中得到广泛应用。

传统的粘着力控制方法主要采用的是PI控制，也存在控制精度不够高、响应速度慢等问题。

近年来，二型模糊控制方法已经成为一种有效的控制方法，其能够处理复杂的非线性系统，具有较高的精度和鲁棒性。

因此，本文将基于二型模糊控制方法，提出一种新的机车粘着力控制策略，旨在提高机车牵引能力和行车安全性，具有一定的实用价值和理论意义。

二、研究内容和方法本文研究的内容主要包括以下几个方面：1. 分析机车牵引控制系统的工作原理和特点，了解机车粘着力与其它参数的关系。

2. 研究二型模糊控制方法，建立机车粘着力控制模型。

3. 提出一种基于二型模糊控制算法的机车粘着力控制策略，实现对机车运行过程中的粘着力的控制。

4. 在仿真平台上进行仿真实验，对所提出的方法进行测试和分析，验证该控制策略的可行性和有效性。

本文研究方法主要采用文献调研、理论分析和仿真实验等方法，通过分析机车牵引控制系统的工作原理和特点，了解机车粘着力的产生机理和影响因素，在此基础上，研究和建立二型模糊控制模型，提出一种新的控制策略。

在仿真环境下，进行控制策略的实现和仿真实验测试，对控制效果进行分析、讨论和对比，验证所提出的基于二型模糊控制算法的机车粘着力控制策略的可行性和有效性。

三、预期成果和意义预计本文的研究成果包括：1. 提出一种新的基于二型模糊控制算法的机车粘着力控制策略，实现对机车运行过程中的粘着力的控制。

2. 在仿真平台上完成控制策略的实现和仿真实验测试，对控制效果进行分析、讨论和对比，验证所提出的基于二型模糊控制算法的机车粘着力控制策略的可行性和有效性。

电力机车粘着控制中滤波环节的优化设计方法分析1引言电力机车的牵引力和制动力依赖于车轮和轨道之间的粘着。

机车在遇到雨雪等自然情况下，因轨面潮湿，机车牵引力大于轮轨间可用的粘着力，多余的牵引力将加速车轮形成空转，造成一系列严重损害。

粘着控制装置随着自动控制理论的发展也在被不断改进和深入研究。

目前的电力机车中的粘着控制器，是以代码形式集成于机车牵引控制板(TCU)之中的，其中重要的一环，就是滤除各种车体震动、电磁干扰等噪声。

在机车调试及运营维护中采用的传统数据处理实验方法需要利用编程方法，将TCU取出重新刷入程序，再放回机车进行试验线上的观察。

这种依赖于实验效果进面调节参数的方法，为粘着控制实验带来极大的不便，反复修改TCU全部程序不仅容易导致控制逻辑出错，更大幅增加了实验成本。

国内关于粘着控制的研究，大多着眼于控制方法的改进如虚拟样机在粘着控制中的应用，以及校正型控制方法等。

但是关于粘着控制数据处理方法的相关研究，尚显不足。

针对上述问题，本文提出一种基于计算机辅助的新型设计方法。

通过MATLAB软件中提供的FDATooI工具箱集成的各种数字滤波器算法，利用图形化界面的方式使用户设定相关参数，可以自动算出迭代公式系数，大大简化了设计过程。

由于FPGA不能进行浮点数运算，故面在初步设计滤波器之后，利用Fdesign对其进行定点化并自动调整动态范围。

Simulink与Modelsim的联合仿真，是目前非常流行的FPGA前期设计方法。

通过MATLAB平台强大的处理能力，对方法进行验证，进面由Modelsim进行FPGA端仿真，再利用FDA-Tool生成可供FPGA 使用的代码。

利用FPGA并行处理速度上的优势，减轻TCU的负担。

仿真结果表明，本文所提出的设计方法，是对现有实验-修改-实验方式的大幅优化，不仅便于修改、节省成本，更为后续将FPGA引入TCU的研究提供了可靠基础。

2机车粘着理论粘着的基本着眼点，是机车轮轨关系。

电力机车模糊间接自适应粘着控制
徐志根;白裔峰;王辉;肖建
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2006(18)11
【摘要】分析了电力机车牵引系统动力学模型及其粘着控制问题,利用基于多分辨率分析的模糊系统(MAFS)方法,根据系统输入和输出数据,建立具有优化结构的电力机车粘着控制对象的模糊系统模型。

在此基础上,结合粘着控制模型,给出了基于MAFS及其辨识算法的模糊自适应粘着控制器。

仿真结果表明该粘着控制方法的可行性和优越性。

【总页数】4页(P3192-3195)
【关键词】粘着控制;多分辨率分析;模糊系统;自适应控制
【作者】徐志根;白裔峰;王辉;肖建
【作者单位】西南交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.4
【相关文献】
1.基于模糊路况识别的电力机车粘着控制 [J], 任强;黄景春;张思宇
2.控制方向未知的SISO非仿射系统间接自适应模糊输出反馈控制 [J], 周卫东;廖成毅
3.具有模糊监督控制器的积分变结构间接自适应控制 [J], 张天平;梅建东;沈启坤
4.基于模糊树模型的间接自适应模糊控制 [J], 丁海山;毛剑琴;林岩
5.自适应律修改的间接自适应模糊控制 [J], 师五喜
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基于干扰观测器考虑转向架振动的防滑再粘着控制摘要为了抑制滑移现象，我们已经提出了基于干扰观测器的防滑再粘着控制系统，而且我们确认这系统驱动器具有高附着力的的利用率。

但是，这种系统没有考虑实际电力机车转向架的振动现象，切向力的大小受转向架振动的影响。

因此，驱动控制系统不能确定适当的电机转矩作为参考，有时甚至减少粘附力的利用率。

本文考虑转向架系统的谐振频率提出了一种新的基于干扰观测器的防滑再粘着控制系统。

为了证明了该方法的有效性提出了防滑再粘着控制系统，本文证实了利用数值模拟了该系统的有效性。

本文通过使用具有无线传感器矢量控制系统4M1C 动力车模型数值仿真模拟显示结果。

作为结果，建议扰动观测是有效的振动估计抑制切向力。

数值模拟结果指出，拟议的附着力控制方法具有良好的加速性能。

简介由多个单元组成的电动市郊列车在人口众多的大城市是很有用的运输工具。

高加速度和通勤列车制动性能都需要高效率的集体运输工具实现。

一般来说，切向力的电动火车车轴重量，功能和铁路之间的切向力和带动系数轮。

切向力系数的特点是强烈影响铁轨条件和驱动轮，如潮湿，灰尘，油污等。

当切向力系数下降，产生动力车轮的打滑现象。

当火车有滑移现象，便影响车辆的加速性能和制动性能。

此外，铁路和驱动轮有一些磨损。

因此，电动火车的驾驶系统应该有一个好的防滑再粘着控制系统。

图1. JR-East 线205-5000系列市郊列车为了抑制滑移现象，我们已经提出在防滑再粘着控制系统的干扰观测控制的基础上。

我们已经证实，这套系统驱动高附着力利用率列车。

我们已应用该方法的实际电动多个单位，这是205-5000系列（如图1所示[东日本铁路公司]）。

这些列车舒适的驾驶性能。

当驾驶车轮打滑现象生成，降低牵引电机的扭矩，以抑制其下滑的现象。

在电机转矩的幅度取决于利用扰动观测到的切向力的大小。

切向力的估计对转向架振动产生影响。

因此，切向力估算不能有一个具体值。

过去,提出了系统的振动现象不考虑实际转向架动力学电动通勤列车。

B_0B_0B_0机车粘着性能的理论研究(下)
黄光珀
【期刊名称】《机车电传动》
【年(卷),期】1989()6
【摘要】四、最佳设计参数的分析和取定根据前节所述的原理,假设机车轴重相等,结合两个供电系统对牵引电机的电流电压进行调整和控制,如能使第2同第3轴和第4轴同第5轴的轴重转移接近于相等,可以使机车得到较理想的粘着性能。

对采用双作用牵引拉杆和中心销牵引的机车,由于轴重转移是反对称的,很易达到这个设计目的。

在公式(5)中,令Q_2=Q_3,Q_4=Q_5,可推导得:
【总页数】6页(P34-39)
【关键词】机车;粘着性能;轴重
【作者】黄光珀
【作者单位】株洲电力机车研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U260.115
【相关文献】
1.雨雪天气的粘着系数对机车安全性能影响分析 [J], 王竣;王开云;刘建新
2.关于机车粘着的一些概念及提高机车粘着性能的措施 [J], 鲍维千
3.雨雪天气的粘着系数对机车安全性能影响分析 [J], 王竣;王开云;刘建新;
4.重载机车粘着性能参数的极大似然辨识方法 [J], 何静;刘光伟;张昌凡;孙健;程翔
5.B_0B_0B_0机车粘着性能的理论研究(上) [J], 黄光珀
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利用小波分析和云模型实现机车优化粘着控制
黄景春;肖建;蒋林;陈爽
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2009(026)002
【摘要】分析了电力机车粘着控制系统的基本原理,建立了包含粘着特性的机车牵引力传递模型;利用小波分析消除车轮速度信号中干扰噪声,提高机车空转趋势识别的可靠性.云模型将模糊性和随机性有机地结合在一起,实现定性概念和定量表示间的转换;针对机车牵引系统的强非线性和不确定性,设计了云模型粘着控制器.通过与传统的粘着控制方法对比表明,小波分析和云模型粘着控制方法不但可以有效抑制空转,同时可以实现优化粘着控制.
【总页数】3页(P634-636)
【作者】黄景春;肖建;蒋林;陈爽
【作者单位】西南交通大学,电气工程学院,成都,610031;兰州交通大学,机电与动力工程学院,兰州,730070;西南交通大学,电气工程学院,成都,610031;西南交通大学,电气工程学院,成都,610031;西南交通大学,电气工程学院,成都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.小波分析在机车优化粘着控制中的应用 [J], 王辉;肖建
2.建立在粘着特性曲线斜率基础上的优化三相交流机车粘着利用的控制 [J],
R.Schreiber;王渤洪
3.Re465型机车优化粘着利用的试验结果 [J], R.Schreiber;王渤洪
4.基于二维云模型的机车粘着控制及其仿真研究 [J], 黄景春;肖建
5.HX_D1C机车粘着利用控制的研究与优化改进 [J], 张建柏;曾云
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电力机车黏着控制分析高翔;张波【摘要】机车的黏着控制决定黏着利用的优劣,关系到列车的行车安全,是传动控制系统的重要组成部分.主要介绍黏着的相关概念和产生的原因,当前电力机车常用的黏着控制方法,最后比较了两种大功率交流传动机车的黏着性能.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2011(031)003【总页数】4页(P22-25)【关键词】电力机车;黏着控制;组合校正法【作者】高翔;张波【作者单位】中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081;中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U264.91+7铁路运输中,机车依靠轮轨滚动接触过程中接触面上的黏着力来实现牵引力的传递。

黏着是车轮与轨道之间的一种摩擦现象。

当传递到车轮上的牵引力超过最大可用黏着力时,车辆就会出现空转现象,影响行车安全。

良好的黏着利用有利于提高列车的加速性能,降低轮轨擦伤的发生概率。

随着我国重载运输的快速发展,牵引功率不断提高,轮轨间需要传递的载荷日益增大,需要保证高效黏着利用,轮轨间的黏着利用成为了迫切需要深入研究的课题。

1 黏着产生的原因黏着力表现为轮轨间的一种切向力。

图1为黏着牵引力形成示意图,在轮荷重mg的作用下,轮轨接触部位发生弹性变形,形成椭圆形接触区。

当车轮在驱动力矩T作用下向前滚动时,轨道对车轮在椭圆形接触面上产生一个向前的切向力F,称为轮轨接触面的黏着力,即轮周牵引力,它使车轮向前滚动。

列车可用的最大黏着力受黏着系数限制,黏着系数通常定义为最大的切向力系数:式中表示最大切向力,P表示轮轨垂向力。

影响黏着系数的因素有很多,轨面条件、车轮直径和轴重、列车行驶的速度都会造成黏着系数的改变。

其中,轨面状况是决定列车和轨道之间有效黏着的重要因素,由试验显示[1,2],如果轮轨界面有水介质,黏着系数会随着速度的提高而显著下降;而存在油润滑的条件下,黏着系数基本上不随速度变化且非常小。

基于改进相位移法电力机车粘着控制随着我国国民经济的飞速发展，国家铁路正朝着高速、重载的需求发展。

在电力机车优化控制的研究中，粘着控制是现代机车需要研究的关键问题。

针对电力机车粘着控制传统方法在潮湿轨面中粘着利用率低及正弦相移测相信号引起牵引转矩的波动，对电机产生不良影响等问题，本文设计了采用组合校正法及相位法相结合的粘着控制方法，应用改进后相位移粘着控制方法，仿真结果表明，新的粘着控制方法具有相位移粘着控制高粘着利用率优点，同时减小转矩波动对电机的不良影响时间，为机车粘着优化控制提供了参考。

标签：机车；粘着特性；粘着控制在轮轨交通运输中，机车动轮和钢轨之间的粘着力是驱动机车运行的最终动力。

良好的粘着利用不仅可以有效地提高机车的加速性能，缩短制动距离，改善乘车舒适性，而且还能显著地减少机车的空转和滑行，避免轮轨严重擦伤，以延长轮轨的使用寿命。

由于良好粘着利用对机车所具有的重要作用，目前我国电力机车上采用的粘着控制方法主要有组合校正法、蠕滑速度法、粘着斜率法，其中组合校正法及粘着斜率法中的相位移法应用较多。

一、粘着特性在现代机车控制中，粘着控制系统是机车传动控制系统的一部分。

它的主要作用是在线路状况变化不一的情况下，通过对电机速度、电机转矩等信息的采集、分析和处理，结合司机给出的电机转矩指令，使机车能够以线路当前最大的粘着因数运行，从而获得最大的粘着利用率。

大量的分析和试验结果表明只有在机车车轮和钢轨的接触面上出现一定的车轮相对车体的切向运动时，机车才能产生使其自身前進的粘着牵引力，并且随着这种相对运动的速度的加快，能够产生的牵引力也将逐渐增大；但是，当相对运行速度超过一定值后，机车能够产生的牵引力将不再增大而是急剧地减少。

这种能够产生的牵引力和车轮相对车体的切向运行速度之间的关系称为粘着特性，而出现在轮轨接触面上的车轮相对车体的切向运动速度称为蠕滑速度。

随着机车运行路况的不同，粘着特性一般是不同的。

基于观测器的动车组粘着系数估计
吴家仪;程翔;汤梦姣
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2022(29)10
【摘要】动车组是目前城际线路中最为重要的公共运载装备,因此行车安全性与舒适性问题显得尤为重要。

铁路车辆的前进与制动都依赖于车轮与铁轨之间的粘着状态。

针对粘着系数难以直接获取的问题,先构建动车组数学模型;然后设计了滑模观测器估计粘着系数,针对常规滑模观测器收敛慢、跟踪性能有待提高的问题,设计基于趋近律与积分滑模面的观测器。

仿真结果表明:采用的方法能够实现快速粘着系数观测。

【总页数】3页(P63-65)
【作者】吴家仪;程翔;汤梦姣
【作者单位】湖南铁道职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.基于数值模拟计算的A型动车组围护结构传热系数优化计算
2.基于曲线拟合的动车组牵引电机转速估计
3.CRH5型动车组脉宽调制策略对轮轨粘着影响的研究
4.基于扩张状态观测器的路面附着系数实时估计
5.基于负载状态观测器的动车组永磁同步电机驱动控制系统
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