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专利号: 2017103166572
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铁路
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于非对称障碍李亚普洛夫函数的重载机车防滑控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,以电机转子角速度为状态变量,建立重载机车牵引电机数学模型T T

式中,x=[ωm vs],u=Tm,A=[00],

u为控制率,Tm为牵引电机电磁转矩信

号,TL为牵引电机负载转矩,Jm为牵引电机转动惯量,Rg为齿轮箱传动比,r为轮对半径,vt为车体速度;ωm为牵引电机转子角速度信号,vs为蠕滑速度;

步骤2,选取状态变量x1,设计滑模观测器 来实现对牵引电机转子位置观测值 牵引电机负载转矩的观测值 和粘着系数观测值 的观测;

式中, A1=0, η1>0, 为牵引电机转子角速度观测值,为牵引电机负载转矩的观测值,Wg为机车轴重, 为粘着系数观测值;所述步骤2的具体过程为:步骤2.1,根据机车轮速vd和牵引电机转子角速度观测值 来计算牵引电机转子位置观测值步骤2.2,定义滑模观测器的偏差

步骤2.3,取 当系统到达滑模面后,由滑模等值原理可知: 其中η1、η2为待设计的正常数;

步骤2.4,根据dq轴电流id、iq,来计算牵引电机负载转矩的观测值步骤2.5,根据牵引电机负载转矩的观测值 来计算粘着系数观测值步骤3,选取状态变量x2, 选取合适的非对称障碍李亚普洛夫函数,设计非对称障碍李亚普洛夫函数控制器控制率

对重载机车牵引电机的输

出转矩进行防滑约束控制,得到牵引电机转矩给定值 式中,x2=vs,A2=0,为给定最优蠕滑速度信号,q(e)为蠕滑状态判别信号,k1>0,k2>0,ka>0,kb>0;所述步骤3的具体过程为:步骤3.1,根据给定最优蠕滑速度信号 车体速度vt,机车轮速vd获取蠕滑状态判别信号q(e);

步骤3.2,根据蠕滑状态判别信号q(e),选择非对称障碍李亚普洛夫函数V(e);

步骤3.3,根据粘着系数观测值 非对称障碍李亚普洛夫函数V(e)和设计的控制率u来计算牵引电机转矩给定值步骤4,利用牵引电机转矩给定值 和牵引电机负载转矩的观测值 形成转矩闭环控制系统,实现牵引电机转矩给定值 的精确跟踪。

2.基于非对称障碍李亚普洛夫函数的重载机车防滑控制系统,其特征在于,包括:粘着系数滑模观测器、非对称障碍李亚普洛夫防滑控制器;粘着系数滑模观测器的输出端与非对称障碍李亚普洛夫防滑控制器的输入端连接;

其中,粘着系数滑模观测器,根据dq轴电流id、iq、提取得到的牵引电机电磁转矩信号Tm、机车轮速vd,来获取牵引电机转子位置观测值 牵引电机负载转矩的观测值 和粘着系数观测值非对称障碍李亚普洛夫防滑控制器,根据粘着系数滑模观测器输出的粘着系数观测值车体速度vt、机车轮速vd和给定最优蠕滑速度信号 来获取牵引电机转矩给定值所述基于非对称障碍李亚普洛夫函数的重载机车防滑控制系统采用权利要求1所述的基于非对称障碍李亚普洛夫函数的重载机车防滑控制方法。

3.根据权利要求2所述的基于非对称障碍李亚普洛夫函数的重载机车防滑控制系统,其特征在于,所述的粘着系数滑模观测器包括滑模观测器、牵引电机转子速度和位置提取单元、牵引电机电磁转矩提取单元、防抖振单元;牵引电机速度和位置提取单元的输出端与滑模观测器的输入端连接,牵引电机电磁转矩提取单元的输出端与滑模观测器的输入端连接,防抖振单元的输出端与滑模观测器连接。

4.根据权利要求2所述的基于非对称障碍李亚普洛夫函数的重载机车防滑控制系统,其特征在于,所述的非对称障碍李亚普洛夫防滑控制器包括蠕滑状态判别单元、非对称障碍李亚普洛夫函数选择单元、牵引电机转矩给定值计算单元;蠕滑状态判别单元的输出端与非对称障碍李亚普洛夫函数选择单元的输入端连接,非对称障碍李亚普洛夫函数选择单元的输出端与牵引电机转矩给定值计算单元连接。