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重载组合列车异步制动控制技术的研究

作　者: 童海涛
导　师: 黄志武
学　校: 中南大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 列车模型模型预测控制异步制动控制重载组合列车
分类号: U270.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 110次
引　用: 2次
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内容摘要

重载组合列车制动问题是重载运输首先要解决的难题之一。国内目前重载组合列车采用同步制动控制技术,其存在着适应复杂地理环境的能力较差、制动指令有延时导致列车编组不宜过长等缺点。异步制动控制技术是结合车体间的车钩受力情况再进行制动控制,可以克服轨道坡度差异较大及制动指令延迟的问题。本文研究重载组合列车异步制动控制技术,主要包括以下三个方面:重载组合列车的建模、异步制动控制方法的设计和异步制动控制单元的实现。在分析列车阻尼系统与列车车钩缓冲装置的基础上,将重载组合列车抽象为多质点弹性阻尼系统,采用动力学模型的方法建立了列车纵向冲动的数学模型。采用列车运行工况数据对该模型进行仿真分析,验证其准确性。分析异步制动的需求,采用车体栅栏方法预测制动参考轨迹,并利用基于满意度的T-S建模方法对控制对象进行建模,提出一种基于模型预测控制的异步制动控制方法,解决重载组合列车运行过程中前后车体制动需求不一致问题,实现重载组合列车的制动控制。同时对该方法进行仿真分析,验证其有效性。采用PWM控制技术和闭环控制思想,兼顾系统设计中的模块化、可靠性和可扩展性等思想,设计异步制动控制单元的方案并进行实现,作为制动控制系统的执行机构。最后对异步控制单元进行运行试验,验证其性能。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-18
  1.1 课题的研究背景和意义  7-8
    1.1.1 课题的研究背景  7-8
    1.1.2 课题的研究意义  8
  1.2 机车制动控制原理  8-12
    1.2.1 同步制动控制原理  8-10
    1.2.2 同步制动控制的缺点  10-11
    1.2.3 异步制动控制原理  11
    1.2.4 异步制动控制关键技术  11-12
  1.3 机车制动控制系统研究现状  12-14
    1.3.1 异步控制策略研究现状  12-13
    1.3.2 制动执行机构研究现状  13-14
  1.4 模型预测控制研究现状  14-17
  1.5 论文的研究内容和结构安排  17-18
第二章重载组合列车建模  18-27
  2.1 列车阻尼系统  18-19
    2.1.1 基本阻力  18-19
    2.1.2 附加阻力  19
  2.2 车钩缓冲装置  19-20
  2.3 列车纵向动力学模型  20-21
  2.4 仿真分析  21-26
    2.4.1 数据类型  22-23
    2.4.2 仿真模型  23-24
    2.4.3 仿真效果  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章基于MPC的异步制动控制方法  27-50
  3.1 机车制动控制系统原理  27-28
  3.2 异步制动需求  28-31
    3.2.1 异步制动的前提条件  28-29
    3.2.2 列车运行过程中各机车状况  29-30
    3.2.3 从控机车独立制动条件  30-31
  3.3 基于MPC的异步制动控制方法  31-43
    3.3.1 参考轨迹的预测  32-34
    3.3.2 基于满意度的T-S模型  34-42
    3.3.3 滚动优化  42
    3.3.4 反馈校正  42-43
  3.4 仿真分析  43-49
    3.4.1 仿真类型分析  44-45
    3.4.2 从控机车需要进行独立制动  45-46
    3.4.3 主控机车制动  46-48
    3.4.4 最大列车纵向冲动分析  48-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章异步制动控制单元的设计与实现  50-65
  4.1 异步制动控制单元总体结构  50-51
  4.2 系统硬件设计  51-57
    4.2.1 中央处理单元  52-53
    4.2.2 容积室压力控制单元  53-55
    4.2.3 数字量输入输出单元  55-57
  4.3 制动控制单元的软件设计  57-61
    4.3.1 控制单元软件模块化结构  57-59
    4.3.2 通信模块程序设计  59-60
    4.3.3 制动控制单元主程序设计  60-61
  4.4 系统运行试验  61-63
    4.4.1 制动区精确制动试验  61-62
    4.4.2 制动控制单元阶段缓解试验  62-63
    4.4.3 制动控制单元紧急制动试验  63
  4.5 本章小结  63-65
第五章总结和展望  65-66
  5.1 论文总结  65
  5.2 未来工作的展望  65-66
参考文献  66-71
图索引  71-73
表索引  73-74
致谢  74-75
攻读学位期间的主要研究成果  75

重载组合列车异步制动控制技术的研究

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