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原文传递清筛机高速走行系统半物理仿真平台的研究

论文题名：	清筛机高速走行系统半物理仿真平台的研究
关键词：	铁路养护;清筛机;高速走行系统;仿真模型
摘要：	清筛机是用来清筛铁路道床中脏污道砟的大型铁路养护机械，随着铁路运输的大规模提速以及重载火车的持续增多，养护作业对清筛机等大型养路机械的需求将越来越大。目前，清筛机天窗作业利用率低，而区间高速走行作为辅助作业的重要组成部分，会直接影响天窗的利用率以及铁路线路的安全。鉴于清筛机开发周期长、研发成本高、效率低，系统仿真的研究具有重要意义，而基于Matlab/Simulink的实时仿真因为没有统一的模块划分和接口标准，模型接口紊乱，模型重用率和研发效率低，不利于模块维护、扩展及优化。　　论文采用参数化封装模块建模方法，为了扩大模块划分和接口标准的通用性，以机电液一体化系统为研究对象，建立其模块划分、接口标准及模块耦合方式，根据以上模块划分和接口标准以及对清筛机走行驱动系统的分析上建立清筛机高速走行系统实时仿真模型，完成以xPC为实时系统的清筛机高速走行系统半物理仿真平台，为液压系统研发和控制器开发等提供可靠的实时测试环境，提高了清筛机高速走行系统的研发效率，降低了研发成本。　　论文各章主要内容如下：　　第一章简单介绍了清筛机发展、走行系统及“天窗”工作模式，概述了仿真技术及实时仿真系统的发展现状，分析了清筛机仿真的研究现状，最后提出了清筛机高速走行系统半物理仿真研究的目的和内容。　　第二章基于半物理仿真平台对硬件实时性要求的分析以及xPC实时系统的特点，提出了清筛机高速走行系统半物理仿真平台的设计方案。以xPC实时内核为仿真平台的实时系统，通过以太网实现与宿主机、三维显示计算机的通信;采用Matlab/Simulink建立清筛机高速走行系统仿真模型，采用模块化建模方法并对模块进行参数化封装，提高模型的维护、扩展和移植性能;提出了基于WinForm开发框架的仿真控制界面和基于Unity3D的三维显示界面的开发。　　第三章建立了机电液一体化系统模块划分、接口标准及模块耦合方式。采用参数化封装模块建模方法，为了扩大模块划分和接口标准的通用性，本章以机电液一体化系统为研究对象，基于复杂系统模块划分方法和原则，建立其模块划分和接口标准，提出液压模块容腔耦合或节点耦合以及其他系统模块接口节点耦合方式，以Matlab/Simulink为建模工具建立常用模块模型库框架。　　第四章根据上一章模块划分和接口标准建立了清筛机高速走行系统实时仿真模型，包括发动机、变量泵、变量马达、排量控制机构、插装阀组、压力容腔、液压管道、机械系统及阻力模块，进行参数化模型封装，并对部分模型准确性进行验证。　　第五章完成了清筛机高速走行系统模型集成及半物理仿真平台的实现。基于以上模块耦合方式的清筛机高速走行系统模型集成验证了机电液一体化系统模块划分、接口标准及模块耦合方式的可行性，清筛机高速走行系统半物理仿真平台的实现验证了该半物理仿真平台的实时性和可行性;完成了基于WinForm控制界面的开发，实现对仿真过程的控制、在线调参、试验数据保存等功能;完成了基于Unity3D三维实时显示平台的开发，实现清筛机走行的实时显示。　　第六章对论文的主要工作进行总结，并对后续工作的研究方向作出展望。
作者：	周燕飞
专业：	机械电子工程
导师：	王庆丰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文