編碼器選上海秉銘工控值的DBS60E-THFJD1024高速鐵路和地鐵車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)里程的迅速增加,軌道車(chē)輛服役保障的問(wèn)題現(xiàn)已得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)以調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)牽引等方式為主的調(diào)車(chē)作業(yè)存在靈活性差的問(wèn)題,柴油牽引的公鐵兩用車(chē)所排放的大量尾氣又對(duì)環(huán)境造成一定的影響。而純電力驅(qū)動(dòng)的公鐵兩用車(chē)既能靈活地實(shí)現(xiàn)列車(chē)的無(wú)動(dòng)力牽引,又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成的危害,是未來(lái)軌道車(chē)輛服役保障車(chē)輛的發(fā)展方向之一。機(jī)動(dòng)性的要求使得純電動(dòng)公鐵兩用車(chē)在狹小的空間內(nèi)要實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向、對(duì)角線(xiàn)行駛等運(yùn)行模式,若轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無(wú)法完成高精度的控制,將難以實(shí)現(xiàn)將轉(zhuǎn)向中心控制在一點(diǎn),極易出現(xiàn)側(cè)傾的情況。因此,純電動(dòng)公鐵兩用車(chē)的多電機(jī)協(xié)同控制問(wèn)題亟待解決。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:本文首先以純電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)四輪轉(zhuǎn)向(4D4S:four drive four steering)公鐵兩用車(chē)為研究對(duì)象,分析其工作原理和車(chē)輛特性,設(shè)計(jì)了電氣控制系統(tǒng),并構(gòu)建了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。轉(zhuǎn)角協(xié)同補(bǔ)償器,構(gòu)建了基于轉(zhuǎn)角控制的改進(jìn)型偏差耦合控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可使公鐵兩用車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制更穩(wěn)定,但為了提高系統(tǒng)的控制精度和動(dòng)態(tài)特性,因此引入了智能控制算法。PID控制算法的穩(wěn)態(tài)性能較好,而模糊PID控制算法的響應(yīng)快。為了解決模糊PID算法在高精度控制場(chǎng)合中穩(wěn)態(tài)精度有限的缺陷,本文提出了基于轉(zhuǎn)角控制的非奇異滑模算法以降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,并引入了超扭曲算法解決了抖振的問(wèn)題。針對(duì)以上研究的三類(lèi)控制算法,通過(guò)MATLAB/Simulink平臺(tái)對(duì)多電機(jī)協(xié)同控制模型進(jìn)行模擬仿真。仿真研究結(jié)果表明,三種控制算法均能很好的實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的協(xié)同控制,而超扭曲非奇異滑模控制算法在控制精度、信號(hào)響應(yīng)和跟隨性等控制性能均好于其他兩種算法。后,將算法應(yīng)用到了公鐵兩用車(chē)上,并進(jìn)行了一系列的測(cè)試。試驗(yàn)分析結(jié)果表明:本研究設(shè)計(jì)的公鐵兩用車(chē)能實(shí)現(xiàn)要求的轉(zhuǎn)向,對(duì)角線(xiàn)行駛和原地旋轉(zhuǎn)行駛。同時(shí),超扭曲非奇異滑模控制算法可很好地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多電機(jī)的協(xié)同控制,并提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)特性。

 編碼器選上海秉銘工控值的DBS60E-THFJD1024針對(duì)磁電編碼器角度值易受到高頻噪聲影響,影響角度值輸出精度問(wèn)題,提出了一種基于卡爾曼濾波器及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程角度值誤差主動(dòng)監(jiān)督補(bǔ)償方法。為了降低角度值觀測(cè)噪聲,采用基于運(yùn)動(dòng)學(xué)狀態(tài)方程角度值觀測(cè)方法,有效抑制了磁電編碼器角度值觀測(cè)噪聲;提出了基于神經(jīng)元角度值誤差自適應(yīng)補(bǔ)償方法,實(shí)現(xiàn)了角度值誤差觀測(cè)的自適應(yīng)收斂過(guò)程。針對(duì)角度值誤差收斂速度緩慢問(wèn)題,采用基于卡爾曼濾波器角度值誤差主動(dòng)監(jiān)督補(bǔ)償方法,調(diào)節(jié)誤差補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)而提高角度值觀測(cè)誤差的收斂速度,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明所提方法的有效性,在角度值過(guò)零點(diǎn)位置的大角度跳變工作位置,采用跟蹤性能較好的狀態(tài)誤差調(diào)節(jié)系數(shù)保證了角度值跟蹤的一致性。