摆式列车倾摆控制信号预测及动力学仿真

为研究摆式列车倾摆控制信号预测方法,建立“动车＋拖车＋拖车”3辆车编组的摆式列车机电耦合系统动力学模型。建模中考虑了列车系统中存在的轮轨蠕滑力非线性、钩缓作用力非线性和悬挂力非线性。摆式列车通过安装于头车前转向架的陀螺仪在线检测曲线,对测出的横向加速度信号进行滤波和实时生成倾摆控制信号。为了补偿加速度信号的滤波延时,对倾摆控制信号的预测分别采用线性插值法和线性BP神经网络预测,并仿真研究摆式列车曲线通过性能。数值仿真结果表明：线性插值法预测和神经网络预测均能有效补偿加速度信号的滤波延时,使头车及时倾摆,大幅度降低未平衡横向加速度;在输入信号波动较大和预测时间较长时,神经网络预测效果更好;倾摆控制信号的预测方法对车辆动力性能影响不大。     

摆式列车主动倾摆控制的数值仿真研究

为了仿真研究摆式列车倾摆控制信号的生成和倾摆控制规律,笔者建立了摆式列车机电耦合动力学模型和倾摆系统模型。该模型通过位于头车一位构架上的陀螺仪实时检测曲线,由同一位置的横向加速度滤波信号得到倾摆控制信号,并用线性预测法得到头车和第二辆车的倾摆控制信号。设计了倾摆系统的P数字控制器和H∞鲁棒数字控制器。采用数值积分方法进行仿真计算,研究了各种计算工况下2种控制器的控制效果。针对倾摆角度、角速度和角加速度进行比较分析,结果表明,2种控制器都能很好地跟踪倾摆控制信号,在有反馈干扰或控制信号突变时,鲁棒控制器可以更好地抑制倾摆角加速度;减小P控制的比例系数可以降低倾摆角加速度,但跟踪性能变差。     

小波分析在机车优化粘着控制中的应用

分析了机车粘着控制中粘着利用机理,提出了空转趋势识别方法,并采用小波变换这一工具对含有随机干扰信号的瞬时轮周加速度信号进行了多分辨率分析,即把轮周加速度信号分解为多个层次的细节部分和平滑部分。轮周加速度信号中的噪声被分解到了各层的细节部分,由剩余的平滑部构成轮周加速度发展趋势曲线,并对其微分。然后根据其加速度微分值进行空转趋势识别。最后,给出了仿真结果表明:基于空转趋势识别方法的模糊粘着控制能充分利用粘着力,避免空转发生;小波分析方法的应用有效避免空转趋势误识别,提高了粘着控制稳定性。     

基于参数优化VMD和SPWVD的轨道波磨辨识方法

为了有效检测轨道波磨故障,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD,Variable Mode Decomposition)和平滑伪维格纳分布(SPWVD,Smooth Pseudo Wigner Ville Distribution)的轨道波磨辨识方法。采用变步长最小均方(VSSLMS,Variable Step Size Least Mean Square)算法对列车轴箱振动加速度原始信号滤波;对滤波后的信号进行变分模态分解,将分解信号包络熵作为轨道波磨辨识的指标;采用平滑伪维格纳分布对分解后的信号进行时频分析,确定波磨发生的位置及波长;通过仿真信号与实例验证方法的有效性。验证结果表明,该方法可提高轨道波磨辨识的准确性,辅助轨道维修和养护。     

基于经验模态分解的惯性测量单元加速度信号处理

对惯性测量单元(IMU)输出的加速度信号进行频域分析,采用基于连续均方根误差准则的经验模态分解(EMD)去噪方法,将加速度信号低频成分滤除,以降低轨道状态检测中噪声信号对测量精度的影响.对去噪后的加速度信号进行连续两次积分处理,可获得载体的空间运动轨迹.     

基于经验模态分解及时域积分的轨道高低不平顺获得方法

分析了信号中的趋势项产生原因,并推导了时域积分过程中趋势项的产生过程;利用经验模态分解的方法提取并去除了实测列车轴箱垂向加速度信号的趋势项,然后对去趋势项的加速度信号在时域内连续两次积分得到轨道高低不平顺数据;分别用经验模态分解法和最小二乘法去除了积分过程中产生的趋势项,并将两种方法的处理结果进行了对比分析。分析结果表明,利用最小二乘法去除信号及积分过程中产生的趋势项存在较大的计算误差,而利用经验模态分解的方法则可以有效去除信号及积分过程产生的趋势项,从而得到轨道高低不平顺数据。     

驼峰测速雷达信号的小波滤波分析

针对卡尔曼滤波方法存在的缺点,研究采用小波滤波方法进行驼峰测速雷达信号滤波。小波滤波的基本原理是对信号小波变换后的小波系数进行非线性处理,然后重构信号,滤除信号中的噪声。根据雷达信号的特点,初步选用Haar小波和二阶Dauhechies(db2)小波、3层分解、通用阈值和半软阈值算法,进行离线试验及分析。根据离线试验的滤波效果,确定选用二阶Daubechies(db2)小波、3层分解和半软阈值算法进行雷达信号滤波。利用离线试验选定的小波和算法,对采集的雷达信号进行实时滤波仿真,仿真结果与离线试验结果基本一致。将小波滤波方法与卡尔曼滤波方法对比可知,小波滤波能有效地滤除噪声、提高信噪比、减少均方差,滤波效果比较理想。因此,采用小波滤波方法进行驼峰测速雷达信号滤波,可以获得更准确的车速。     

基于线性回归模型预测机车车辆横向加速度

机车车辆在线路上运行时的横向加速度是一混沌时间序列。相对控制的实时性而言，经滤波后的横向加速度信号有较大的时间滞后。用线性回归预测方法由已知过去的信号对将来的信号进行预测，以补偿滤波带来的滞后，并采用AIC信息准则法确定自回归预测模型的阶次，为现代高速机车车辆和其他需在线控制车辆动力性能的机车车辆提供滤波后横向加速度预测的方法。运用试验数据进行测试，结果表明，运用自回归预测模型进行机车车辆横向加速度的预测，预测的精度高、间隔大，完全能满足控制的实时性和精度要求。     

一种基于最小二乘法分段拟合的列车加速度在线估计算法

在列车自动驾驶控车过程中,加速度是一个重要的反馈量和控制量,它能够反应列车的运动状态和平稳性,在重载列车平稳操纵控制中尤为重要.文章提出一种准确、快速、计算量小的加速度在线估计算法,该方法适合计算能力有限的嵌入式平台,能够有效应用于实际工程项目.该算法首先使用中值平均滤波算法处理速度传感器采集的数据;然后采用改进型最小...     

基于捷联惯性系统的轨道长波不平顺检测

将航空航天飞行器制导中的捷联惯性系统应用于轨道长波不平顺的检测。利用四阶龙格-库塔法求解四元素姿态矩阵微分方程;采用积分滤波器对加速度信号进行二次积分,从而实时获取物体的运动轨迹。为提高系统的稳定性和抗噪性,在积分前利用小波变换对加速度信号进行去噪处理。最后采用XW-IMU5250惯性测量单元实测一个物体的运动,得到了物体精确的运动轨迹,通过对比不同时期测量结果即可得到轨道的长波不平顺信息。     

混合型有源滤波装置的应用研究

介绍了应用于煤矿的并联混合型6kV有源电力滤波装置的主电路和控制系统设计的原理。该装置是由有源滤波器、晶闸管投切的滤波器和固定补偿装置组成的混合型补偿装置。为了充分发挥各个功能单元的作用,该装置采用了基于瞬时无功理论的基频无功电流提取法和基于FIR数字滤波算法的谐波电流检测的分解合成控制方法。实践证明,上述方法不仅有效地抑制了直流传动矿井提升机所产生的谐波,同时实现了对其无功功率的连续补偿。成功运行的经验表明,混合型有源滤波器对于煤矿配电系统电能质量的控制效果良好。     

永磁电磁型中低速磁浮列车阻尼信息提取与融合技术

主要研究中低速永磁电磁型磁浮列车悬浮控制系统的阻尼信息提取及融合技术.建立考虑轨道一阶振动模态的单点永磁电磁悬浮系统非线性模型,提出一种线性全状态反馈控制律.基于一类双积分串联系统的最优快速综合函数,设计了一种可有效提取悬浮间隙微分信号的快速数字微分器;采用一种二阶形式的高通滤波器,有效滤除加速度计中的重力分量,提取得到较高频段的加速度隔直积分信息.采用扫频法分别绘制了两种滤波器的幅相曲线.利用线性组合的方式将两种阻尼信息进行融合,从而获得控制系统全频段的有效阻尼.仿真和试验表明,当轨道以较低频率振动时,数字间隙微分器在该频段可提取足够阻尼,弥补加速度隔直积分在该频段的小增益,很好地抑制了轨道的振动.     

基波串联谐振式混合有源滤波器的研究

主要研究一种基波串联谐振式混合有源滤波器.首先介绍其拓扑结构及主要特点;接着讨论其采用检测电网电流型控制策略时的工作原理,基本思想是通过适当控制有源部分来等效增大电网支路的谐波阻抗;最后从抑制电网阻抗与无源滤波器之间的串联和并联谐振、改善无源滤波器的滤波效果以及提高整个系统的鲁棒性这3个方面详尽分析了该滤波器的稳态补偿特性.     

基于TMS320F2812有源滤波控制器的设计

介绍了有源电力滤波器(APF)的基本原理的基础,具体分析了有源滤波器控制系统的硬件结构和软件流程,阐述了基于TMS320F2812数字信号处理器的有源滤波控制器设计.最后通过实验数据.验证了该控制器的正确性和有效性.     

用DSP方法实现监控装置对轨道绝缘节的识别

介绍一种基于数字信号处理和数字滤波技术识别轨道绝缘节点的方法,用于LKJ2000型列车运行监控记录装置校正计算距离。分析了用于处理轨道电路信号的数字滤波器设计原理,并针对目前国内几种典型的轨道信号制式,给出识别轨道绝缘节点的详细办法。实际应用表明,这种方法灵活性、稳定性和可靠性好,满足功能需求。     

200 kA铝电解系列整流装置谐波治理研究

分析了某200 kA铝电解系列整流装置网侧谐波电流和功率因数情况,介绍了滤波器的设计原理,并针对整流装置的谐波状况设计了一种单调谐滤波器加高通滤波器的滤波结构.实践证明该滤波装置运行效果良好,能满足谐波治理和功率补偿要求.     

基于自寻最优控制算法的可调谐滤波器控制器

相比有源滤波器,无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点,但其受系统和本身参数变化影响大的缺点在很大程度上限制了它的应用.研究了一种用可控电抗器代替固定参数电抗器的无源滤波器,比较了2种可行控制算法的优缺点,通过改进,实现了一种基于自寻最优的控制算法.实验室和实际现场实验证明,这种算法能够使滤波器保持在谐振点附近工作,改善了滤波效果,具有一定的实用价值.     

高速动车组四象限双闭环控制参数设计与稳定性分析

动车组牵引四象限变流器输出直流电压存在二倍工频波动、四象限电流含有较多等效开关频率的纹波,对电压和电流检测时常采用硬件滤波电路或数字滤波器进行信号调理,但滤波参数设计不合理会导致控制系统不稳定。为提高400 km/h高速动车组四象限变流器控制稳定性,首先介绍四象限变流器"电压-电流"双闭环控制参数设计原则;其次重点分析电压、电流采样通道叠加滤波环节对闭环控制稳定性的影响,揭示双闭环系统稳定的条件;最后,基于400 km/h高速动车组的仿真结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

基于LCL滤波器的双馈风电网侧变换器不同控制结构性能研究

为分析基于LCL滤波器的双馈风电网侧变换器在不同电流反馈控制结构情况下的工作性能,采取PI控制器对网侧变换器网侧电流反馈控制结构和变换器侧电流反馈控制结构的电流闭环根轨迹进行分析,对其在理想电网无阻尼电阻和有阻尼电阻、非理想电网无阻尼电阻3种情况下的特性进行了比较。分析及仿真结果表明变换器侧电流反馈控制结构控制算法相对较复杂,但是系统稳定性好,电网电流的谐波畸变率较低;而电网侧电流反馈控制结构较易实现网侧单位功率因数控制,但稳定性较差。     

基于重复控制的并联有源电力滤波器

为了改善系统的性能,PI调节的方法被广泛应用于控制系统中.通过分析有源电力滤波器输出电流控制系统中传统PI控制的优缺点,提出了同时使用重复控制器和PI调节器的输出电流控制方法.理论分析和实验结果都验证了这一方法的可行性.