基于非线性车辆模型的行驶状态与路面附着系数估计

路面状况和行驶状态的准确识别是车辆安全行驶和主动控制的重要依据。为了验证车辆行驶状态和路面附着系数估计的有效性,建立了包含Dugoff轮胎模型的四轮三自由度整车仿真模型,提出了基于扩展Kalman滤波理论的车辆行驶状态与路面附着系数估计算法。车辆在设定的双移线路面附着系数分别为0.8、0.7、0.6的工况下进行仿真,对比车辆的运动状态和车辆转向输入激励的趋势的一致性,验证了该模型的合理性。结合该模型计算出的Dugoff轮胎模型纵向和侧向归一化力,通过Matlab编程实现扩展卡尔曼算法估计,算法估算得到的汽车行驶状态参量和路面附着系数与仿真值进行对比。通过结果对比表明,车辆行驶状态估计值与Simulink数值解的均方根误差(RMSE)指标最大值不大于0.03,由于轮胎与路面是动态接触,路面附着系数呈上下波动状,实现了对车辆行驶状态参量和路面附着系数的实时估计,为重型车辆稳定性控制提供了理论基础。     

汽车转向系统操纵性与稳定性协同最优控制研究

运用汽车二自由度模型对车辆进行主动前轮转角控制,针对车辆稳定性设计了LQR控制器,采用Carsim与Simulink联合仿真,在双移线工况下验证了控制器的可行性。通过大量仿真与系统分析,得到LQR参数与车辆稳定性的定性关系。在这一研究的基础上,设计了同时考虑车辆稳定性与操纵灵活性的协同控制器,采用同样的仿真方法,验证了协同控制器的优越性。结果表明,LQR控制可以提高车辆的稳定性;LQR控制器参数与车辆稳定性存在一定的相关性;协同控制器在LQR控制器的基础上可以起到折衷车辆稳定性与操纵灵活性的作用,为车辆控制器的设计提供了参考。     

城市轨道交通车辆交流传动系统建模与仿真分析

介绍了城市轨道交通车辆交流牵引系统的结构,建立了各个关键部件如供电、牵引电机、整流、逆变、驱动控制、车辆动力学等的数学模型,并基于Matlab/Simulink软件建立了仿真模型.模型参数设置取自实验室的试验台架,控制方法采用转子定向的矢量控制.仿真结果与台架的试验数据基本吻合,验证了该模型的正确性.     

牵引直线感应电机推力优化控制的研究

本文利用涡流损耗分析的方法,推导了考虑纵向边端效应的直线感应电机动态数学模型。通过对直线电机控制特点的分析,设计了LIM矢量控制器。在此基础上,提出了一种以推力最大为目标的牵引直线感应电机推力优化控制方法。Matlab/Simulink仿真结果与直线电机牵引传动实验平台的实验结果表明,采用优化控制后直线电机在输入一定时能够提高输出推力,输入功率越小推力提高越明显,同时系统具有良好的调速性能,验证了本方案在牵引直线电机控制上的可行性。     

采用轮毂电机的独立车轮轮对的主动导向控制

研究采用左、右车轮的转速差作为反馈量对轮毂电机独立车轮轮对进行主动导向控制的效果。结果表明:如果仅使用转速差作为反馈量,只能使轮对获得类似刚性轮对的导向能力;而在补偿轨道曲率和车辆速度信息以后,可以使轮对的横移接近线路的中心位置。引入反馈控制后,随着控制增益的增加,系统的临界速度逐渐下降,补偿轨道曲率和车辆速度信息并不改变轮毂电机独立车轮主动导向控制的稳定性。在PI控制器作用下,基于左、右轮转速差为反馈量的轮毂电机独立车轮轮对的行为类似于弹性—阻尼耦合轮对,其稳定性与弹性—阻尼耦合轮对相同,在补偿轨道曲率和车辆速度信息后其导向能力能够优于弹性—阻尼耦合轮对。     

电动汽车驱动电机系统的环境适应性设计

驱动电机系统作为电动汽车的核心部件,其环境适应性影响电动汽车运行可靠性。文章在介绍电动汽车驱动电机系统所承受环境应力基础上,分析了环境应力对驱动电机系统的影响,探讨几个环境参数的基准值,提出环境适应性设计的若千方法。     

基于xPC的电动汽车自适应巡航控制半实物仿真

针对电动汽车自适应巡航控制（ACC）较高的实时性要求,设计了半实物仿真系统,在宿主机Matlab／SimulinkRTW平台下建立了电动汽车数学模型,并将其转化为c代码下载到目标机中模拟真实车辆;采用DSP2812嵌入式计算机作为车辆自适应巡航实物控制器,针对不同工况切换控制算法,在线调节车辆速度,以实现定速巡航或等距跟踪前车。实验结果表明：巡航控制算法对前车急剧变化的工况有很好的自适应能力,能有效避免追尾;提高了对巡航速度的跟踪能力,保证行驶安全性及舒适性。     

直线感应电机模型分析与转差频率控制研究

介绍了考虑端部效应后直线感应电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型,并对速度与反应板对端部效应的影响进行了分析。在此基础上讨论了直线感应电机转差频率控制方案的可行性,并给出了控制方案。采用Matlab／Simulink构建了直线感应电机数学模型并对其转差频率控制进行了仿真。仿真结果验证了控制方案的可行性。     

基于改进双曲交点算法的牵引电机故障诊断

CRH(China Railway High Speed)动车组高速列车已成为我国最重要的交通工具,而高速列车牵引电机的可靠性对于保障列车安全运行具有重要意义.提出一种基于改进双曲交点算法的参数估计方法,采用双曲交点作为搜索点,通过约束条件限制搜索点的数目,并在参数估计过程中改变控制参数调节算法的自适应性,以提高参数估计的效率和准确率.以CRH2高速列车牵引电机为模型,基于数学模型在Matlab/Simulink中建立仿真模型,结合所提出的算法进行参数估计.研究结果表明,提出的参数估计方法,能够有效地提高电机故障诊断效率并准确诊断电机定子绕组故障,验证了所提算法的有效性.     

基于均值耦合的双振动台阵系统同步控制

对于双振动台系统,需要保证每个振动台的跟踪精度和2个振动台的同步精度。由于系统非线性耦合作用和负载质量偏心等问题,2个振动台的跟踪精度和同步精度都很差。为解决这一问题,提出一种基于均值耦合的振动台阵同步控制策略,将2个振动台的跟踪误差和同步误差组合成耦合误差,结合模糊PID控制算法将耦合误差补偿到控制回路中,实现台阵系统同步控制。最后,采用Adams和Matlab/Simulink软件进行联合仿真,结果表明,该控制策略可以使系统误差全局耦合,保证2振动台输出姿态同步的基础上,实现对期望信号的高精度波形复现。     

永磁同步电机传动系统在电动车辆上的应用

介绍了永磁电机的特点、发展现况及其在轨道车辆和电动汽车中的应用。永磁电机的转子损耗很小、功率密度高,可采用多极,为采用直接驱动、全封闭结构和系统集成化提供了可能。永磁电机传动系统在轨道车辆上的应用已进入实用阶段,在电动汽车上已向商业化量产方向进展。     

基于深度强化学习的轮毂电机驱动电动汽车垂向振动控制

轮毂电机驱动电动车作为分布式驱动的一种理想的解决方案,对于缓解能源问题具有重要意义,然而当轮毂电机引入轮毂时,其平顺性会恶化。为解决轮毂电机电动汽车平顺性问题,建立了考虑座椅、车身和簧下质量振动特性以及主动与半主动悬架时间迟滞因素的三自由度轮毂电机电动汽车的1/4车模型,并基于深度强化学习算法对轮毂电机驱动电动汽车通过主动悬架进行垂向振动控制。在此基础上,对轮毂电机驱动电动车在随机路面与减速带路面下行驶的情况进行训练,进而对其训练案例的控制效果进行测试,并将之与被动悬架和天棚阻尼控制策略的控制效果进行对比,最后对轮毂电机驱动电动车在随机路面的基于深度强化学习主动悬架控制策略进行泛化能力测试。结果表明,对于训练与泛化测试案例,针对轮毂电机驱动电动车的垂向振动控制,基于深度强化学习的主动悬架控制策略所产生的控制效果均优于被动悬架与天棚阻尼控制策略。     

简析地铁安全门驱动控制器的控制构架

针对地铁安全门驱动控制器,提出了一种电机控制软件构架。该构架以嵌入式操作系统为基础调度各控制任务,将控制任务分为高优先级任务和低优先级任务。在该控制构架基础上,完成了地铁安全门驱动控制器的软件系统,并在样机上进行了应用测试。试验表明,该电机控制软件构架运行稳定,能有序地调度各控制任务,并具有良好的复用性和扩展性。以该构架为基础开发的驱动控制系统控制精度高,动态响应好,能够满足现场应用的需求。     

基于微电网的城轨再生制动能量回馈系统

为减小再生制动能量的冲击性和间歇性,提出一种基于微电网的再生制动能量回馈系统,利用城轨出入口电动汽车的闲置时间,发挥其储能特性和可调度特性,平抑制动能量的冲击性和间歇性,为车站提供稳定的绿色电力。为使所提微电网再生制动能量回馈系统的安全可靠工作,设计了再生制动能量回馈控制,逆变器恒功率控制及电动汽车充放电控制,同时考虑到电动汽车充放电受荷电状态约束,提出了一种基于滞环比较器的协调控制方法,以实现再生制动能量回馈控制,逆变器恒功率控制的同时避免电动汽车过充或过放。最后搭建Simulink仿真模型对所提微电网再生制动能量回馈系统进行验证,结果表明:所提运行控制和协调控制方法是有效可行的,对再生制动能量的利用具有应用和研究价值。     

低地板轻轨列车独立轮对导向发展现状与永磁同步直驱电机应用趋势

为了促进低地板轻轨列车发展,扩大独立轮对的应用范围,进行独立轮对导向发展现状与永磁同步直驱电机应用趋势综述。导向是限制独立轮对应用的主要问题,通过对导向原理的分析,将提高导向能力主要策略分为车轮转速耦合导向与主动控制导向两类。目前车轮转速耦合应用较为广泛,如Alstom的横向耦合方式与Siemens的纵向耦合方式等。主动控制导向为独立轮对导向发展趋势,可以获得更优的导向能力,目前有转速控制方式在Adtranz车辆上得到应用。在主动控制导向中,转速控制无需附加作动装置,更加易于实现,但同时需对电机的布置和选型等需要综合考虑。由于无需减速环节,易于实现低速大扭矩运行,通过永磁同步直驱电机实现转速控制,成为了城市轻轨低地板列车未来的发展方向之一。     

车辆运动稳定性试验台试验及与线路试验间误差分析

根据车辆试验台试验轮／轮接触有别于线路的轮／轨接触，具体分析了在车辆运动稳定性试验时，试验台试验与线路试验之间的判别并以１６０ｋｍ／ｈ准高速客车为是机车内燃在损工况监测与进行数学寞和稳定性分析，通过试验验证，该建模和计算方法正确，在此基础上，进行了车辆不同悬挂参数下试验台稳定结果的误差分析。     

车辆运动稳定性试验台试验及与线路试验间误差分析

根据车辆试验台试验轮／轮接触有别于线路的轮轨接触，具体分析在车辆运动稳定性试验时，试验台试验与线路之间的差别，本文以１６０ｋｍ／ｈ准高速客车为例，进行数学建模和稳定性计算分析，并通过试验以验证建模和计算方法的正确，在此基础上，进行了车辆不同悬挂参数下试验台稳定性试验结果的误差分析。     

地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机冷却结构设计

针对永磁直驱电机体积小、转矩密度高、损耗密度大、散热困难的问题,基于190 k W的地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机,在四角冷却结构的基础上设计了3种往返式循环水路结构,对3种冷却水路结构进行流体场计算,选取最优方案进行温度场分析,制造了一台功能样机进行试验验证,试验结果与计算结果相吻合,且温升合理,电机稳定可靠运行。     

永磁同步直驱电机悬挂模式研究

为了研究由永磁同步直驱电机不同悬挂模式引起的驱动系统质量分布差异以及车辆运行速度等级对轮轨垂向作用力的影响,利用非线性有限元分析软件Ls-dyna建立了轨道交通车辆车轮-轨道耦合系统的冲击力学分析模型,就永磁同步电机架悬直驱和轴悬直驱2种技术模式进行了优劣性分析。结果表明:当车辆运行速度较低时,轴悬直驱可作为永磁电机悬挂方案;当车辆运行速度较高时,应选择架悬直驱作为永磁电机悬挂方案。     

地铁车辆直线电机悬挂装置垂向刚度优化研究

直线电机地铁车辆电机处于弹性悬挂系统中,承受轮对的冲击和电机电磁力的作用。基于某直线电机车辆,建立了多刚体动力学模型。考虑电机电磁力作用,采用Simpack与Simulink联合仿真的方法,从直线电机气隙、车辆动力学性能和电机振动的角度研究分析了悬挂装置不同垂向刚度的影响。研究结果表明:直线电机悬挂装置垂向刚度对车辆曲线通过安全性和运行平稳性都会有影响,增大垂向刚度可以减小轮轨垂向力和垂向平稳性指标,横向平稳性指标会略有提升;小垂向刚度时气隙变化较大,增大垂向刚度可以在一定程度上减小气隙的变化和电机的振动,大垂向刚度会使电机的高频振动成分增加。综合考虑,建议电机悬挂装置中电机悬挂梁支撑节点垂向刚度范围为24～60 MN/m、吊杆节点垂向刚度范围为192～480 MN/m。