鋼軌打磨機構(gòu)機電液耦合非線性動力學(xué)與恒功率控制的研究.pdf

1、多年來國內(nèi)外鐵路維護實踐證明，通過鋼軌打磨手段來預(yù)防和消除鋼軌波磨、控制接觸疲勞和磨耗有較好的效果，且能帶來巨大的經(jīng)濟效益。鋼軌打磨作業(yè)主要通過集機電液于一體化的打磨機構(gòu)來實現(xiàn)，由于受打磨現(xiàn)場惡劣工況及打磨機構(gòu)系統(tǒng)本身諸多非線性因素的影響，高質(zhì)量的恒功率打磨往往難以實現(xiàn)。因此，研究鋼軌打磨機構(gòu)機電液非線性動力學(xué)行為，通過優(yōu)化控制策略降低打磨功率波動，提高打磨機構(gòu)抗干擾能力，對提高作業(yè)機構(gòu)打磨的質(zhì)量具有重要意義。
　　本文從提高鋼軌

2、打磨車打磨作業(yè)質(zhì)量出發(fā)，針對機電液多能域鋼軌打磨機構(gòu)，采用適用于多能域系統(tǒng)建模的功率鍵合圖方法建立了系統(tǒng)非線性動力學(xué)模型，提出了由轉(zhuǎn)子磁場間接矢量控制和自抗擾控制方法組成的恒功率打磨控制策略，對鋼軌打磨機構(gòu)恒功率打磨作業(yè)過程進行了仿真和動態(tài)特性分析。主要的研究工作及結(jié)論如下:
　　(1)采用適用于多能域系統(tǒng)建模的功率鍵合圖方法，建立了鋼軌打磨機構(gòu)打磨子系統(tǒng)和下壓子系統(tǒng)鍵合圖動力學(xué)模型，以及由兩個子系統(tǒng)耦合而成的鋼軌打磨機構(gòu)機電液系

3、統(tǒng)動力學(xué)模型。根據(jù)鍵合圖模型與狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化方法，分別推導(dǎo)了打磨子系統(tǒng)和下壓子系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型以及兩個子系統(tǒng)耦合的非線性數(shù)學(xué)模型。
　　(2)在打磨子系統(tǒng)的研究中，研究了打磨電機轉(zhuǎn)子磁場間接矢量控制動力學(xué)模型，采用數(shù)值計算方法得到電機磁鏈關(guān)于補償器增益參數(shù)κ、PI控制器參數(shù)以及負載大小的分岔圖、最大Lyapunov指數(shù)圖。計算表明，過小的負載，PI控制器參數(shù)及過大的電機補償器增益參數(shù)κ均有可能造成打磨子系統(tǒng)產(chǎn)生混沌現(xiàn)象，導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)

4、速失穩(wěn)。
　　(3)在下壓子系統(tǒng)的研究中，下壓油缸無桿腔端比例減壓閥通過自抗擾控制，其壓力響應(yīng)取得了良好的快速性與超調(diào)性，對比發(fā)現(xiàn)自抗擾控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制。為進一步研究下壓子系統(tǒng)動態(tài)特性，通過數(shù)值計算分析了波磨頻率、幅值等擾動參數(shù)與無桿腔容積Va0等液壓系統(tǒng)參數(shù)對下壓油缸無桿腔壓力的跟蹤特性及穩(wěn)定性的影響。
　　(4)在鋼軌打磨機構(gòu)機電液耦合系統(tǒng)的研究中，將打磨子系統(tǒng)與下壓子系統(tǒng)動力學(xué)模型整合為系統(tǒng)整體模型，提出了由