基于二型模糊系统的机车粘着控制

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页摘要随着我国国民经济的增长和科技的腾飞，铁路运输领域迎来了飞速的发展。作为国家战略发展的重心之一，轨道运输提出了高速化和重载化的发展方向。自1997年以来，我国已经历了七次大面积的调图和提速。铁路运输的高速发展需要科技作支撑。机车粘着控制技术作为铁道科学中牵引制动控制系统的一个研究方向，是提高我国机车牵引能力和运行速度的重要课题之一。机车车轮和轨道之间的粘着复杂多变；如何更高效的利用牵引功率，最大限度的发挥机车在轨道上行驶时的运输能力，提高列车的安全性和舒适度，是粘着控制的研究意义和研究重点。在粘着控

2、制领域，粘着系统是一个复杂多变的系统，且很大程度上依赖于外界环境，因而难以用数学模型精确的描述。复杂非线性系统的控制问题促生了智能控制技术，模糊控制作为智能控制方法的一种，能结合专家知识和经验，在很多场合对非线性系统实现有效控制。传统的模糊控制系统主要处理的对象为一型模糊集合，集合的隶属度值确定后便失去了模糊性。二型模糊集合用一型模糊集合取代了精确的隶属度值，因而能更好的描述集合的不确定性。基于二型模糊集合的二型模糊系统具有更多的参数和设计自由度，能获得更强的抗干扰和处理不确定问题的能力。传统意义上建立的被控对象模型通常是基于数学模型的。

3、然而，要用数学微分方程精确的描述复杂多变的机车粘着系统非常困难。本文研究了多学科协同设计方法，在ADAMS／Rail环境下构建机车的车体模型、机车的前、后转向架模型、轨面模型和轮轨接触模型，并定义各种参变量。在ADAMS／Rail标准界面中完成了整车的装配。借助ADAMS／Controls提供的MATLAB仿真软件接口，导出机车粘着模型，结合在MATLAB／Simulink环境下构建的控制系统，完成了ADAMS．MATLAB联合仿真平台的构建。基于虚拟样机技术的联合仿真平台为机车粘着控制系统的设计和仿真研究提供更加科学更具有实用价值的研究

4、平台。此外，本文深入讨论了粘着系统的特点，借助于粘着特性曲线，考虑干燥轨面和潮湿轨面的交替变换的钢轨环境，在ADAMS．MATLAB联合仿真平台上构建了基于模糊系统的优化粘着控制系统。比较了再粘着控制方法和优化粘着控制方法的特点，仿真验证了优化粘着控制方法在牵引功率的有效利用和乘车舒适度等方面的优于组合校正粘着控制方法。随后，设计了基于二型模糊控制系统的粘着控制方法，讨论了在几种不同情况下的机车粘着特性和控制系统的性能，与一型模糊优化粘着控制方法进行比较，验证了二型模糊粘着控制系统具有更强的抗干扰和处理不确定性的能力。关键词：粘着系统；组

5、合校正法；模糊粘着控制方法；二型模糊系统；ADAMS；ADAMS．MATLAB联合仿真平台西南交通大学硕士研究生学位论文第1II页AbstractWiththegrowthofChina'snationaleconomyanddevelopmentofscienceandtechnology,therailwaytransportationremainsintherapidgrowth．Asthefocusofthedevelopmentofnationalstrategies，railwaytransportationshowsitsh

6、igh—speedandheavy-loadraildevelopmentdirection．Since1997ourcountryhasgonethroughsevenbigadjustmentofrailwayplansandspeedinmajorareasofChina．Hi曲speeddevelopmentrailtransportationneedsthesupportofscienceandtechnology．Railwaylocomotiveadhesioncontrolscienceandtechnologyasare

7、searchdirectionofthetractionandbrakecontrolistheimportantissuesforenhancingthelocomotivetractioncapacityandspeed．Locomotiveadhesionbetweenwheelandrailisverycomplex．Howtomoreefficientlyusethetractionpower,tomaximizelocomotivetransportationabilityandtoimprovetrainsafetyandc

8、omfortismeaningandresearchfocusoftheadhesioncontrolstudy．Adhesionsystemisacomplexsystem，anddepen