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专利号: 2018107749391
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机车牵引力总量控制方法,其特征在于,所述机车牵引力总量控制方法将总量恒定转化为误差系统有限时间内收敛问题, 式中Tem为m台电机总输出*

转矩,Te为司控手柄给定转矩;

所述机车牵引力总量控制方法包括:

步骤一,建立多电机系统的数学模型;

式中:Rm为第m台电机定子电阻;urm=udm+juqm,为定子电压空间矢量;ωem为电角速度;

irm=idm+jiqm,为定子电流空间矢量;ψrm=ψdm+jψqm,为定子磁链空间矢量;ψfm为永磁体磁链;

Lrm为定子电感;Tem为电磁转矩;p0m为电机极对数;

步骤二,基于多电机系统的数学模型构造Super‑Twisting算法的滑模控制器,对多电机系统的电磁转矩进行控制;

*

式中 定义为转矩偏差,其中Te为实际值,Te为测量值;

步骤三,采用类二次型函数判别一般二阶Super‑Twisting算法稳定性,并给出有效收敛时间;

一般二阶Super‑Twisting算法的表达式为:步骤四,建立电机发生故障下的机车横摆模型;

式中m为牵引机车质量,α为侧滑角,γ为横摆角速度,V为轮对速度,Iz为横摆转动惯量,tr为机车轮对之间轴长,la、lb分别为机车前后轮对与重心之间的距离,Fxi为发生侧滑时动车轮所受牵引力,Fyi为发生侧滑时产生的侧向力;

步骤五,基于机车横摆模型设计重构控制分配器,对电磁转矩进行重新分配;

2 2

min{μ||wu(u‑ud)||+(1‑μ)||wv(Bu‑v)||};

控制分配问题转变为

T

u=(Fx1,Fx2,Fx3,Fx4) 为各电机所需分配的牵引力,且u满足约束条件umin<u<umax,wu,wv分别为牵引力Fxi和横摆力矩M的加权矩阵;

其中

根据加权最小二乘控制分配方法得到各电机故障重构后的牵引力,然后通过牵引力与电磁转矩之间的换算关系得到各电机所需分配的转矩。

2.如权利要求1所述的机车牵引力总量控制方法,其特征在于,所述重构控制分配器包括以下步骤:步骤一,上层控制系统生成期望的总控制伪指令,传递给中层的控制分配模块;

步骤二,控制分配模块接受指令后开始设计控制分配律,然后输出给下层的作动器;

步骤三,在作动器发生故障时,利用故障前中层设计好的控制率完成重构控制。

3.一种应用权利要求1所述机车牵引力总量控制方法的重载机车牵引总量一致系统,其特征在于,所述重载机车牵引总量一致系统设置有:第一永磁同步牵引电机、第二永磁同步牵引电机、第三永磁同步牵引电机、第四永磁同步牵引电机;

第一永磁同步牵引电机、第二永磁同步牵引电机、第三永磁同步牵引电机、第四永磁同步牵引电机分别单独控制第一独立旋转车轮、第二独立旋转车轮、第三独立旋转车轮、第四独立旋转车轮;

第一转矩传感器、第二转矩传感器、第三转矩传感器、第四转矩传感器,用于实时获取各电机转矩信息;

横摆控制器位于机车重心位置,与横摆控制器相连,用于控制机车横摆;

重构控制分配器分别与第一转矩传感器、第二转矩传感器、第三转矩传感器、第四转矩传感器、横摆控制器相连,用于机车故障时对牵引力重新分配;

加法器将第一转矩传感器、第二转矩传感器、第三转矩传感器、第四转矩传感器测得的数据进行相加,得到总输出转矩。

4.一种应用权利要求1~2任意一项所述机车牵引力总量控制方法的重载机车。