基于EKF转速辨识的机车防空转控制研究-论文.pdf

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1、第31卷第3期计算机仿真2014年3月文章编号：1006—9348(2014)03—0184—04基于EKF转速辨识的机车防空转控制研究陈鹏，邓雪松．李意星(西南交通大学电气工程学院，四JiJ成都610031)摘要：在电力机车行驶的过程中，发生空转时轮对的加速度和轮轨间的蠕滑速度都会急剧增大，造成有效功率下降，会引起运行事故。为防止轮对空转，可利用加速度和蠕滑速度相结合的组合法对空转进行识别．通过减小机车牵引力来抑制空转的持续发生。由于机车运行环境的复杂性，要准确获取机车和轮对的速度比较困难，且目前使用

2、的速度传感器会增加机车的不稳定性和维修成本。为改善上述问题，通过建立牵引电机的状态空间模型，利用扩展卡尔曼滤波算法来辨识电机的转速，从而实现电力机车的无速度传感器防空转控制。在MATLAB／Simulink平台的建模仿真结果证明，扩展卡尔曼滤波算法对牵引电机的转速辨识思想，从而通过组合法可及时的识别机车的空转并进行有效的防空转控制。关键词：粘着；空转；扩展卡尔曼滤波；空转识别；防空转控制中图分类号：TB24文献标识码：BStudyonLocomotiveAnti-SlipControlBasedonId

3、entificationofRotorSpeedbyUsingExtendedKalmanFilterCHENPeng，DENGXue—song，LIYi-xing(SchoolofElectricalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSiehuan610031，China)ABSTRACT：Intheoperationofelectriclocomotive，accelerationandcreepincreasesharplywhensli

4、pOCCUrs．Theslipcanbedetectedbyusingthecombinationmethodofaccelerationandcreep，andthenthetractionforcecanbere-ducedtosuppresstheoccurrenceofslip．Asthecomplexityofthelocomotiveoperatingenvironment，itisdifficulttomeasureaccuratelythespeedofthelocomotiveandt

5、hewhee1．Anditincreasestheinstabilityandmaintenancecostsbyusingthespeedsensornow．Inordertosolvetheproblems，wefirstlyestablishedastate—spacemodelofthetrac—tionmotor，thenidentifiedthemotorspeedbyusingtheExtendedKalmanFilter，andfinallyachievedthemethodofanti

6、-slipcontrolwithoutspeedsensorforelectriclocomotives．ThesimulationresultbasedonMATLAB／SimulinkshowsthattheExtendedKalmanFiltercanidentifytherotorspeedaccurately．Andthelocomotiveslipcanbedetee-tedandcontrolledoppo~unelybythecombinationmethod．KEYWORDS：Adhe

7、sion；Anti-slip；EKF；Slipdetect；Anti—slipcontrol1引言而进行防空转控制的关键步骤之一是对空转进行识别，在轮轨交通运输中。机车动轮和钢轨之间的粘着力是驱这可以通过观测车轮的速度来实现。国内机车采用轮轴速动机车运行的最终动力1]。因此，在机车运行过程中，必须度传感器来实时测量列车的运行速度，并计算列车的走行距保证轮轨间有效的粘着，即要避免机车轮对发生空转。由于离_2]。目前，对于机车的防空转控制研究大多是基于速度观机车运行环境复杂，轨面易受雨、雪、油污等的污染，当

8、机车测器进行的。但由于机车运行环境的复杂性，安装传感器不从干燥轨面进入以上轨面时，若保持牵引力不变，车轮将发仅增加系统成本和维护费用，还会降低其机械强度和可靠生打滑，牵引电机的部分功率将转化为车轮的转动动能，使性．而且所测得的速度也不够精确。车轮转速急剧上升，从而降低了机车的有效功率，造成轮轨本文针对以上不足，利用扩展卡尔曼滤波算法对牵引电间的打滑，甚至致使车轮崩裂或脱轨等严重事故。近年来，机转速进行辨识，从而实现了无速度传感器的速度监测，