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高速列车受电弓半主动控制方法研究及应用
| 论文题名： | 高速列车受电弓半主动控制方法研究及应用 |
| 关键词： | 电力动车组;受电弓;主动控制;耦合性能 |
| 摘要： | 随着中国铁路进入高铁时代，高速列车的发展已经走在世界前列。高速列车是一个大系统，面临着弓网问题、轮轨问题、流固接触问题等众多挑战。 受电弓-接触网系统是高速列车运行的动力之源，弓网受流质量的好坏直接影响了列车运行的安全性和可靠性。本文研究了受电弓空气动力特性、车体振动、受电弓弓头柔性和弓网接触非线性对弓网受流的影响，本文的主要内容如下: (1)建立受电弓-接触网系统耦合动力学非线性模型。 基于空气动力学理论分析了受电弓空气动力特性，白噪声模拟车体震动，基于参数振动分析弓头的柔性和弓网的非线性，建立了三元受电弓弓网耦合非线性模型。 (2)按照弓网受流的评价标准，对弓网受流特性进行分析。 本文主要分析了高速动车组列车的运行速度、空气动力、接触网跨距、受电弓静态抬升力、弓头质量等对弓网系统动态受流质量的影响，为下一步设计合理的控制器奠定基础。 (3)设计了直接型模糊滑模自适应控制器。 针对弓网耦合系统模型中的非线性互联项和未知动态项，利用模糊万能逼近引理，同时引入滑模变结构方法，设计直接型模糊滑模自适应控制器。在系统中加入了误差判断模块，最终保证系统的跟踪误差、模糊逼近误差全局收敛到任意小的邻域内。 (4)采用限界Hrovat最优控制算法模拟电磁阻尼器作用，搭建弓网半主动非线性控制模型，通过优化控制算法很好的改善了弓网受流质量。研究了PID半主动控制、模糊滑模半主动控制以及模糊滑模-PID半主动控制对弓网耦合性能的影响。 通过仿真对比可知:主动控制中，模糊滑模-PID主动控制效果最好，PID主动控制效果次之;半主动控制中，模糊滑模-PID半主动控制效果最好，PID半主动控制效果次之;但均优于被动控制。通过优化控制算法可以很好地改善弓网受流质量。 |
| 作者： | 崔营波 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 宋永端 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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