电力机车粘着控制中滤波环节的优化设计方法

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1、文章编号：1006—9348(2014)08—0142一05电力机车粘着控制中滤波环节的优化设计方法崔小岳，何秋泠，邓雪松(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：研究电力机车粘着控制中滤波环节设计优化的问题。在电力机车的粘着控制研究中，传统滤波环节操作繁琐，依靠运行实验反复调试，对控制程序改动大导致实验成本较高，没有形成有效的设计方法。为克服上述问题，采用MA7ILAB工具与砰lGA平台相结合的计算机辅助设计方法，解决了实验中滤波环节的设计问题。利用FDA‰ls设计所需要的滤波器并结合Fde啦”实现数据定点化，之后利用simulink—M0delsim联

2、合仿真并转换VeriIogHDL代码，在FPGA平台上得以实现。仿真结果表明，上述方法在保证了良好滤波效果的基础上，大幅缩短设计时间，使得在车辆实验中便于快速修改，同时也为后续的粘着控制板卡制作提供了理论参考。关键词：粘着控制；滤波；联合仿真；可编程逻辑器件中图分类号：TB24文献标识码：BC咖pute卜AidedDes咖MethodofAdllesi伽Control0fLocomotiVeCUIXiao—yue，HEQiu—ling，CHENPeng，DengXuesong(InstituteofElectIDIlicEn西ne谢ng，soutIlwestJiaoto

3、ngunive玛畸，sichu粕Chengdu6l003l，China)ABSTRACT：nisr鸭earchf如usedont}lepIoblemoffilter—optimizationdesi印oflocomoliveadhesionco曲d．Inthead}Iesioncontmlresearch，traditional矗lterdesignmetllodiscumbersome，tllebigch粕ge“tIlecontIDlprogmmleadstoahigherc∞t《experiments．Accordingtotllispmblem，acomputer

4、—aideddesignmet}lodsbasedonFPGAw髂pmposedtofilterm锄ykindsofnoises胡＆tively，whichc卸helptoident玲tIleslippingpoint舳dme鹊urementsingIll盯point．-11lismethoddesi印sfnterbyFDA7I钿l，point—fixedbyFdesign，肌dtmnsfomedtlleSimuliIIl【一M0dekimmodelintoVerilogHDLcode，whichc蛐nlnonFPGApla怕m．nesimIllationresults

5、showtllattllisme山0dnotoIllyc蛐filterm彻ykindsof啪ises粕dshortenthedesigIltime，butalsopmvidesatlleoreticalb鹊i8forsubsequentstudyofadll鹤ioncontrolboardpmduction．K硎ORDS：Adh鹊i∞c伽trol：Filter；Co—simulation；FPGA1引言电力机车的牵引力和制动力依赖于车轮和轨道之间的粘着。机车在遇到雨雪等自然情况下，因轨面潮湿，机车牵引力大于轮轨间可用的粘着力，多余的牵引力将加速车轮形成空转，造成一系列严

6、重损害⋯。粘着控制装置随着自动控制理论的发展也在被不断改进和深入研究。目前的电力机车中的粘着控制器，是以代码形式集成于机车牵引控制板(TCu)之中的，其中重要的一环，就是滤除各种车体震动、电磁干扰等噪声。在机车调试及运营维护中采用的传统数据处理实验方法需要利用编程方法，将TCu取出重新刷人程序，再放回机车进行试验线上的观察。这种依赖于实验效果收稿日期：2013一lO一28修回日期：2013一“一27—142一进而调节参数的方法，为粘着控制实验带来极大的不便，反复修改Tcu全部程序不仅容易导致控制逻辑出错，更大幅增加了实验成本。国内关于粘着控制的研究，大多着眼于控制方法的

7、改进如虚拟样机在粘着控制中的应用H1，以及校正型控制方法等”J。但是关于粘着控制数据处理方法的相关研究，尚显不足。针对上述问题，本文提出一种基于计算机辅助的新型设计方法。通过MATLAB软件中提供的FDA‰l工具箱集成的各种数字滤波器算法，利用图形化界面的方式使用户设定相关参数，可以自动算出迭代公式系数，大大简化了设计过程。由于FPGA不能进行浮点数运算，故而在初步设计滤波器之后，利用Fd船i印对其进行定点化并自动调整动态范围。simIdjnk与Modelsim的联合仿真，是目前非常流行的FPGA前期设计方法。通过MArILAB平台强大的