高速受電弓控制系統(tǒng)研究.pdf

1、受電弓受流系統(tǒng)，作為現(xiàn)代高速動(dòng)車組高壓牽引系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，其性能的優(yōu)劣已經(jīng)成為制約動(dòng)車組安全運(yùn)行的主要瓶頸之一，研究弓網(wǎng)高速受流的穩(wěn)定性與可靠性，已經(jīng)成為高速動(dòng)車組的重要研究課題。良好的弓網(wǎng)受流匹配特性，需要良好的受電弓機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子控制，使之能在高速條件下，適應(yīng)弓網(wǎng)間的高頻動(dòng)態(tài)振動(dòng)，同時(shí)又能有效的進(jìn)行受流。近年的研究表明在優(yōu)化受電弓空氣動(dòng)力學(xué)的同時(shí)，對(duì)受電弓的升弓力矩進(jìn)行主動(dòng)控制，亦能夠顯著的改善弓網(wǎng)的受流品質(zhì)。因此，研究受電弓升弓

2、力矩開環(huán)主動(dòng)控制，從而研制具有穩(wěn)定高效的高速受電弓控制系統(tǒng)，對(duì)高速受電弓的發(fā)展具有重要意義。
　　本文以高速受電弓控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，以提高受電弓升弓力矩的隨動(dòng)性，改善控制系統(tǒng)的氣動(dòng)輸出特性為出發(fā)點(diǎn)，在分析國內(nèi)外受電弓控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究分析了高速受電弓控制系統(tǒng)，具體包括氣動(dòng)控制系統(tǒng)與電子控制系統(tǒng)。主要完成的內(nèi)容如下:
　　(1)遵循控制系統(tǒng)研究基本原則，論文首先分析研究了高速受電弓控制系統(tǒng)的控制機(jī)理，分析了該控制系統(tǒng)的控

3、制需求，定義了控制系統(tǒng)的輸入、輸出接口;此外還分析研究了控制系統(tǒng)的控制對(duì)象——受電弓機(jī)械結(jié)構(gòu)，分析了受電弓機(jī)械機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。
　　(2)針對(duì)受電弓控制系統(tǒng)的氣動(dòng)控制部分，利用氣動(dòng)系統(tǒng)的基本方程，構(gòu)建了氣動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件——帶先導(dǎo)控制功能的減壓閥、自動(dòng)降弓閥、高速開關(guān)閥的氣動(dòng)模型，并在AMESim環(huán)境下就影響氣動(dòng)部件的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了分析討論，這為提升氣動(dòng)控制系統(tǒng)的控制性能，增強(qiáng)動(dòng)態(tài)輸出響應(yīng)能力及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　(

4、3)針對(duì)受電弓控制系統(tǒng)的電子控制部分，基于故障導(dǎo)向安全的原則，研究了電子控制系統(tǒng)的控制邏輯，并在MATLAB/Simulink環(huán)境下提出了一種可行的邏輯控制方案，該方案的仿真分析結(jié)果表明該邏輯能夠響應(yīng)控制系統(tǒng)的邏輯控制需求，系統(tǒng)在故障時(shí)能夠進(jìn)入故障模式，保證受電弓的安全運(yùn)行。
　　(4)運(yùn)用AMESim與MATLAB/Simulink綜合仿真技術(shù)，并采用基于Bang-Bang控制的開環(huán)主動(dòng)控制策略，仿真分析了高速受電弓控制系統(tǒng)中的

5、氣動(dòng)控制與電子控制系統(tǒng);仿真結(jié)果表明在正常運(yùn)用條件下，電空系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)輸出滿足要求;在氣動(dòng)控制故障或者邏輯控制故障下，系統(tǒng)的氣動(dòng)部分和電子控制部分都能夠做出利于安全運(yùn)行的動(dòng)作;氣動(dòng)系統(tǒng)與電子控制系統(tǒng)匹配良好。
　　(5)分析研究了控制策略對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響，主要包括Bang-Bang、PWM及模糊Bang-Bang等控制策略;仿真結(jié)果表明上述幾種控制策略均能夠滿足開環(huán)主動(dòng)控制基本需求，滿足EN50367標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)弓網(wǎng)接觸力的