分数阶PID扭矩控制在边驱耦合轻轨车辆的应用研究

边驱耦合独立轮对(Independently rotating wheelset,IRW)技术是100%低地板轻轨车(Low floor tram,LFT)的关键技术之一,边驱电机的扭矩控制策略直接影响轻轨车的动力学性能.本文基于5自由度独立轮对的轨行机理,搭建了考虑边驱传动系统的单节轻轨车动力学模型.应用了一种分数阶PID(Fractional order PID,FOPID)扭矩控制策略,优化了车辆的曲线通过性能.采用Riemann-Liouville(RL)分数阶微积分理论及Oustaloup滤波器数值逼近法构成FOPID控制器,通过寻优运算对FOPID参数进行整定,在Simulink平台下建立了整车的集成控制系统.通过扭矩控制器与整车动力学模型s函数联合仿真的方式,开展了100%低地板轻轨车辆的直线与曲线运行特性研究,并将计算结果与无控制的独立轮对模型、传统轮对模型进行了对比分析.研究结果表明,在直线运行下,FOPID控制下的轻轨车能够提高车辆的稳定性,受控轮对的抗轨道不平顺激扰能力较强.在大半径曲线下,无控制的独立轮对曲线通过性较差,而受分数阶PID控制的独立轮对能够表现出与传统轮对一样优异的曲线通过性能;在小半径曲线下,分数阶PID扭矩控制策略能够使轻轨车获得足够的导向力,曲线通过性能明显优于其他模型.     

基于轴桥柔性的100%低地板车动力学分析

为了研究独立旋转车轮转向架簧下轴桥的弹性特性对整车动力学性能的影响,以某型100%低地板车整车为研究对象,在建立其多刚体模型的基础上,考虑轴桥的振动弹性特性,进一步建立了3模块整车刚柔耦合动力学模型。在轨道随机不平顺激扰下开展整车动力学性能对比分析,发现刚柔耦合模型较多刚体模型轮轴横向力和脱轨系数升高,轮轨垂向力和轮重减载率降低。轴桥振动响应的计算结果表明,刚柔耦合模型的轴桥横向振动响应较多刚体模型幅值降低约15%;轴桥弹性特性分析结果显示,当轴桥结构垂向自振频率在15~25 Hz之间时,其模态振型会被轮轨动态作用激发,从而对整车动力学性能产生较大影响。在此研究基础上,开展了轴桥结构的轻量化设计,在保证整车动力学性能的约束条件和结构强度的前提下,优化了其几何截面并将其质量降低了约15%,在一定程度上为100%低地板车的轴桥设计提供了工程借鉴。     

基于UG的叶轮制造工艺研究与仿真

叶轮广泛应用于航空、航天和汽车等领域。然而由于其复杂的结构和较高的精度要求,长期以来制造工艺的选择一直是制造该类产品的难题。基于某型号叶轮模型的结构特点,对其制造工艺进行研究。首先对叶轮车削工艺方案与铣削工艺参数进行分析;其次对叶轮的加工轨迹与数控原理进行分析;然后结合UG数控编程模块对叶轮加工程序进行分析与编制;最后,结合加工平台与加工信息对叶轮进行实际加工。经检测验证,按新工艺加工的叶轮满足产品的设计与精度要求。实践证明了所设计的制造工艺的正确性与可行性;提升了加工正确率、效率与精度;研究结果对相似零件加工具有参考价值。     

耦合车轮导向机理分析及导向性能对比研究*

不同耦合方式的车轮,其车辆的导向性能有明显不同.建立传统轮对、独立旋转车轮、纵向耦合轮对和弹性阻尼耦合轮对转向架动力学模型,分析其导向机理及纵向蠕滑力的产生,通过仿真确定不同耦合方式车轮车辆的曲线通过规律.计算结果表明传统轮对能够产生同位车轮大小相等、方向相反的纵向蠕滑力且导向能力最优;独立旋转车轮不能产生纵向蠕滑力,通过曲线时只能依靠轮缘进行导向;纵向耦合轮对产生同侧前后大小相等、方向相反的纵向蠕滑力,导向能力优于独立旋转车轮;弹性阻尼耦合轮对产生的纵向蠕滑力规律与传统轮对纵向蠕滑力规律基本一致,其导向性能略差于传统轮对,优于纵向耦合轮对.     

空气弹簧在100%低地板轻轨车上应用可行性分析*

基于多体动力学仿真软件SIMPACK,对某型采用纵向耦合边驱电机转向架的100%低地板轻轨车三模块编组建模,在MATLAB/Simulink中对其中央悬挂部件空气弹簧的主气室、节流孔、附加气室建模.对100%低地板轻轨车运行工况进行设定,通过联合仿真的方式对空气弹簧在100%低地板轻轨车上应用可行性进行分析,得到:1)空气弹簧应用到100%低地板车上后,车辆蛇行失稳临界速度为149km/h,大于设计时速,车辆有较好的运行稳定性.2)车辆运行时,平稳性及最大加速度指标均小于2.5,车辆有较好的运行平稳性.3)车辆通过小半径曲线时,轮重减载率、脱轨系数、轮轴横向力、轮轨横向力指标均小于评判标准限值,车辆有较好的曲线通过能力.4)空气弹簧在通过工况设定的小半径曲线时,各项性能指标均符合该型空气弹簧技术标准,空气弹簧在100%低地板轻轨车上应用可行.     

标准动车组用空气弹簧动力学建模与服役性能试验研究

空气弹簧作为我国动车组二系悬挂的关键部件,其性能直接影响到乘客的舒适性,甚至影响到行车安全。以我国最新研发的标准动车组上使用的510B型空气弹簧为研究对象,研究其服役前后性能的改变。分别建立了空气弹簧的有限元模型及气动力学模型,并对新空气弹簧和已经服役30万公里以上的510B型空气弹簧进行静态、动态的例行试验。通过对模型仿真数据与试验数据进行对比,结果表明:新空气弹簧模型动、静态的仿真的滞回曲线和试验所得的滞回曲线吻合较好,所建立的510B型空气弹簧模型能够很好的描述空气弹簧的动态特性;通过修改动力学模型的相关参数,能够很好的描述已经服役的空气弹簧的特性;能够初步的揭示510B型空气弹簧在服役后其垂向刚度及阻尼会有一定程度的增加,对研究空气弹簧老化以及其对整车动力学性能的影响具有一定的实际应用价值。     

一起66kV主变压器故障分析

1引言2014年9月20日,12:07:14,某变电站10kV连红线109间隔故障跳闸,重合失败。14:41:46,#1主变恢复送电后,主变重瓦斯、差动保护动作,#1主变主一次、主二次断路器跳闸,10kV分段备自投动作,10kVⅠ段母线负荷由#2主变转带,负荷无损失。随后,试验人员对该主变进行故障诊断试验。此主变为1994年产SFZ8-20000/63型产品。     

高速列车空气弹簧横向特性动力学建模与应用

为了优化高速列车空气弹簧的横向动力学特性,以含附加气室与节流阻尼孔的高速列车空气弹簧为研究对象,分析了橡胶气囊在横向变形下的受力状态,采用橡胶材料的本构关系对橡胶气囊的摩擦力、线弹力进行了描述,建立了空气弹簧横向非线性模型。基于实测数据和有限元方法辨识了摩擦力、线弹力和其他动力学参数,试验验证了该模型的准确性,探究了空气弹簧横向刚度特性的影响因素。将该模型直接导入到车辆动力学模型中进行联合仿真,计算空气弹簧模型对车辆运行平稳性、曲线通过性的影响。结果表明：考虑橡胶气囊特性的空气弹簧模型能描述出刚度回滞曲线的两端尖角效应,且与试验曲线更接近;该模型在动力学计算中能降低高速列车的横向平稳性指标,并提高列车通过曲线时的计算精度。     

高温熟料非稳态非热平衡渗流换热模型

回转窑卸入篦冷机的高温水泥熟料为红热半透明的多孔介质,其复杂的气固换热机理给篦冷机的工艺改进带来较大难度。针对这一问题,将高温红热颗粒等效为光学厚介质,推导了一种高温熟料颗粒间传导与辐射综合换热系数,基于渗流力学与传热学理论,建立了考虑高温熟料颗粒间热辐射效应的水泥熟料非稳态非热平衡渗流换热模型。通过对所建模型进行求解,得到了料层内熟料温度与气体温度的分布规律,比较了不同区域冷却速率的差异,获得了辐射传热因素对料层温度分布的影响。     

融合机理与数据的篦冷机温度软测量模型

针对篦冷机内部温度难以在线测量的问题,提出一种融合渗流换热机理与神经网络数据辨识的篦冷机温度软测量模型。首先考虑局部非热平衡效应,并结合多孔介质渗流换热理论建立床层内气固换热的机理模型;其次以床层边界条件与机理模型的温度预测值作为网络输入量,机理模型的温度预测偏差作为输出量,建立双并联前馈神经网络,并采用快速学习网算法训练网络参数;将辨识后的人工神经网络作为篦冷机气固渗流换热机理的补偿器,建立混合温度软测量模型。利用篦冷机生产运行数据进行了二次风温的软测量实验,实验结果表明,与机理模型相比混合软测量模型测量精度有较大提高,并且与实验数据的误差较小,混合软测量模型对于篦冷机温度具有较好的测量精度。