牵引电机传动系统振动与噪声分数阶控制研究

项目类型：联合资助基金项目／面上项目 项目编号：60870009 项目摘要：当前振动控制的主流方法是主、被动和一体化振动控制,这些振动控制方法需要减振材料与减振装置的配合．有别于这些振动控制方法,本项目从控制律角度探讨分数阶控制与牵引电机传动系统振动及辐射噪声抑制的机理,实现对牵引电机运行过程中激振作用的有效抑制．     

电动车用感应电机最大效率控制技术研究

从电动车用感应电机的基本特性出发,建立了考虑铁耗的感应电机转子磁场定向模型．在分析电机损耗的基础上,提出了一种混合搜索技术,即通过电机损耗模型离线计算励磁电流设定值的下限,采用黄金分割法在已经缩小的范围内进行搜索．为了保证系统的动态响应,给出了模式切换的准则．通过实验和仿真,验证了方案的实用性和有效性．     

新型城市交通系统--线性电机地铁

世界城市轨道交通近百年的发展历史呈现了多样化趋势。目前,国际上已经上线运营的城市轨道交通就有地铁、市郊铁路、轻轨、单轨、导轨,线性电机牵引的轨道交通及有轨电车乃至磁悬浮铁路等8种类型。其中以线性电机牵引系统最有发展前途。     

一种基于PLL的牵引电机速度辨识算法

提出一种基于PLL的速度辨识算法,在此算法中引入闭环转子磁链观测器和幅值归一化环节,弥补PLL本身在抗干扰能力上的不足.通过闭环转子磁链观测模型抑制了转子磁链中可能出现的直流偏置,引入幅值归一化环节抑制了可能出现的转子磁链幅值波动.在仿真软件中搭建模型进行验证,结果表明在电机速度指令突变以及负载转矩突变的情况下可以保持较好的辨识效果.通过仿真结果验证了所研究速度辨识算法的正确性和有效性.     

双电机驱动双曲柄四环板式针摆行星传动研究

为了大幅度提高针摆行星减速器的承载能力，我们在国际上创新提出了多种结构型式的双曲柄环板式针摆行星减速器．结合其中一种主要的结构型式——双电机驱动双曲柄针摆行星减速器，介绍这种新型传动的工作原理、优点、结构设计、齿形优化设计及整机参数优化设计的理论与方法，并通过所优化设计的样机性能试验，来检验上述理论和方法的科学性．     

未知负载和转子电阻的交流感应电机自适应控制

基于自适应观测控制器设计了三相交流感应电机调速系统,该控制器在未知电机转子电阻和负载及不需要测量磁链情况下,可同时且不受限制地单独控制电机转速(转矩)和磁链.控制器只测量转速、电压和电流信号自适应估计磁链和未知参数.用该控制方法设计了两相坐标轴磁场定向电机模型,系统不存在非线性,因此适合离散化和DSP系统的数字实现.     

多采样率EKF及其在感应电机转速估计中的应用

在深入研究EKF算法和多采样率数字控制系统的基础上,建立了多采样率EKF算法,分别推导了其输入和输出算法,并将其应用于感应电机的转速估计中.通过仿真验证了该算法比单采样率扩展Kalm an滤波算法具有更高的信息获取和状态估计能力,并能有效抑止噪声,转速估计误差减小41.7%~87.6%.     

积复励直流电机斩波器设计和研究

分析了积复励直流电机工作特点,设计了适合起重机工况的直流斩波器电路,并分析其工作原理.对驱动电路的设计进行了描述,给出了起重机升降试验的工作波形.试验表明,所设计的直流斩波器能够满足起重机各种工况的要求.     

牵引电机振动对构架疲劳强度的影响

为分析造成地铁车辆动力转向架牵引电机吊座附近区域出现疲劳裂纹的原因,用有限单元法分析了构架的疲劳强度.结果表明:电机吊座附近区域的应力主要受电机垂向振动载荷影响,电机垂向振动载荷增大不影响节点平均应力,但使其应力幅值增大.垂向振动加速度从1g增大到10g时,考察点应力幅值增大约1.5倍,安全系数由2.68降低至接近1.00.在标准规定的水平振动加速度范围内,构架节点安全系数无变化.     

基于电机动力吸振的高速列车蛇行运动控制

复兴号CR400BF高速动车组动力转向架的牵引电机采用特有的四点弹性架悬方式, 在电机和构架之间安装有横向液压减振器和横向止挡, 首次采用牵引电机作为动力吸振器来控制转向架蛇行运动稳定性和蛇行频率, 从而避免引起车体弹性模态共振; 考虑悬挂参数和轮轨接触非线性, 建立了复兴号动车组非线性多刚体动力学仿真模型, 通过悬挂模态计算和动力学时域仿真, 分析了关键参数对动车蛇行运动的影响规律; 基于将电机作为动力吸振器的原理, 优化了电机节点横向刚度和横向减振器阻尼; 考虑动车组运营中的轮轨匹配随机因素, 组合400种轮轨随机匹配状态, 仿真分析了动车的动力学性能; 开展动车组长期线路动力学跟踪试验, 研究了动力转向架蛇行运动演变规律。仿真与试验结果表明: 牵引电机弹性架悬下的构架横向加速度频谱图从以蛇行频率为主频的单峰值变化为主频在蛇行频率两侧的双峰值, 说明电机起到了动力吸振器的作用; 将电机作为动力吸振器能够提高动车蛇行运动稳定性, 具有不同等效锥度的典型轮轨匹配下非线性临界速度超过500 km·h^-1; 动车蛇行运动最高频率被控制在6 Hz附近, 远离车体中部菱形弹性模态频率8.5 Hz, 避免了转向架蛇行运动激起车体弹性共振; 动车组在轨道随机不平顺激扰下, 构架端部横向加速度小于0.5g, 平稳性指标小于2.5, 轮轴横向力和脱轨系数等运行安全性指标满足要求。