机车粘着控制仿真平台的研究与实现

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1、国内图书分类号：TP273国际图书分类号：621．3密级：公开西南交通大学研究生学位论文扭奎粘羞主窒圭!i笾真壬鱼自鱼硒究皇窭班年姓二O一四年五月ClassifiedIndex：TP273U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisResearchandImplementationoftheLocomotiveAdhesionContr01SimulationPlatformGrade：201lCandidate：ChenKaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeS

2、peciality：PowerElectronicsandElectricalDrivesSupervisor：Prof．XiaoJianMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密日／使用本授权书。(请在以上方框内打‘‘v”)学位论文作者签名

3、：再越日期：2。f午．琴J＆指导老师签名：日期：如∽f¨西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．根据HXD2C牵引电机参数，在Simulink中建立的逆变器SVPWM控制模块和牵引电机矢量控制控制模块，并给定速度信号进行了仿真分析，验证其有效性；2．在粘着控制算法的设计初期，为更真实的表现机车运行状态，利用多体动力学软件Simpack构建机车的多体动力学模型，利用其与Simulink联合仿真功能，搭建了Simpack与Simulink的粘着控制虚拟样机仿真平台；3．为验证粘着控制算法在DSP控制器上的可行性，加速粘着控制

4、算法从Simulink的模型到DSP的代码移植，利用Mathworks提出的基于模型设计方法和代码生成工具，在上述虚拟样机仿真环中加入DSP搭建了由Simpack、Simulink与DSP的粘着控制PIL(Processor-In．the-Loop)仿真平台；4．为验证和考察实物DSP粘着控制器的有效性，利用半实物仿真技术，搭建由Simpack、Simulink、数据采集卡和DSP组成的粘着控制半实物仿真平台，并在在DSP中编写AD采样DA输出，中断触发，优化粘着控制DSP代码，构建一个独立的基于DSP的粘着控制器；5．分析比较了三种仿真平台在粘着控制不同研究开发验证阶

5、段作用，验证了各平台的。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。。．1学位论文作者签名1罩脚■＼J日期：厶l中．只／G西南交通大学硕士研究生学位论文第1页曼曼鼍I—一一．,m,III皇皇皇置量詈詈皇曼皇量皇鼍摘要近年来，我国铁路不断重载化、高速化，因此机车需要获取更大的平均牵引力。机车牵引力的形成，主要依赖于轮轨间的粘着。有效的利用轮轨间

6、的粘着一方面能提高机车的平均牵引力、有效发挥电机功率，另一方面能提升机车运行时的安全性和舒适性。然而轮轨间的粘着对环境状况比较敏感，常常会受多方面因素的影响。大量的工程实践和研究表明，机车的防空转系统可以有效地抑制空转，对恢复轮轨间的粘着和降低牵引电机的功率损失作用明显。目前现有的粘着控制研究通常是基于简化的机车数学模型，不能准确的表征复杂的机车模型的各种性能，与实际机车和轮轨接触模型相差甚远，而且从仿真模型到实际控制器设计跨度太大，实际实验成本过高，实验环境受实际情况限制。基于以上种种因素，本文针对粘着控制从研发到验证阶段，设计了三种仿真平台来逐步解决在仿真模型粗糙，

7、粘着控制算法和粘着控制器难以验证等问题。利用多体动力学仿真软件Simpack搭建HXD2C机车的模型，配合Matlab／Simulink软件搭建的电机传动牵引及其控制系统构建了粘着控制的虚拟样机仿真平台，能够建立较真实的机车模型，仿真各种路况。为解决仿真算法向实物平台移植困难的问题，Mathworks公司提出的基于模型设计(MBS)的概念，利用RealTimeWorkshopEmbedde=dCoder生成所需的特定硬件的代码，在虚拟样机仿真环节中加入DSP控制器，构建处理器在环(PIL)仿真平台，用DSP来验证粘着控制算法的有效性。最后