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降低弓网磨损的受电弓主动控制系统的设计
| 论文题名： | 降低弓网磨损的受电弓主动控制系统的设计 |
| 关键词： | 弓网磨损;受电弓;主动控制系统;仿真模型;高速铁路 |
| 摘要： | 高速铁路是世界铁路的一项重大技术成就，具有运能大、安全舒适、全天候运输、环境友好和可持续性等优势。随着高速列车运行速度的进一步提高，弓网磨损问题越来越突出，已逐渐成为制约列车安全运行和进一步提速的关键问题之一。尤其是在全球面临日益加剧的资源、能源和环境问题的严峻形势下，弓网摩擦磨损及其主动控制的研究受到国内外专家学者和工程技术人员的广泛关注和高度重视。 在我国高速铁路迅猛发展的背景下，本文以摩擦学原理、滑动电接触理论、现代控制理论为理论基础，结合微控制技术和载流摩擦磨损试验，采用仿真分析与试验验证相结合的方法，对降低弓网磨损的受电弓主动控制系统进行了研究。 本文的主要研究成果如下： 1.采用仿真分析与试验验证相结合的方法，研究了不同工况（电流、速度、法向接触压力）综合作用下的弓网载流摩擦温度场；通过回归分析计算得到了弓网磨损量最小时所对应的弓网最佳接触压力的多元非线性回归模型。 2.基于摩擦学原理和现代控制理论，建立了弓网及气动伺服系统的Simulink仿真模型，设计了能降低弓网磨损的受电弓线性二次型高斯（LQG）最优主动控制系统。 本文的得出主要结论如下： 1.基于COMSOLMultiphysics多物理场有限元仿真分析的受电弓滑板与接触线的温度场计算结果表明：最佳法向接触压力作用下的弓网磨损量随着电流的增大而增大，随着速度的增大而增大。这与试验结论相吻合，证明了采用多物理场有限元分析方法研究弓网载流摩擦磨损问题是有效的。 2.基于摩擦学原理，结合载流擦磨损试验，采用多物理场有限元方法对弓网磨损的控制效果进行了评估。结果表明：受电弓采用LQG最优主动控制策略可以抑制弓网接触表面被破坏，改善弓网的载流摩擦磨损性能，起到降低弓网磨损的作用。 在当前国家的能源缺口越来越大，铁路运输在国民经济中的地位越来越重要的情况下，开展旨在降低弓网磨损的受电弓主动控制的研究，对于提高弓网使用寿命，降低铁路运营成本，适应我国高速铁路技术的发展具有重要的现实意义；对于解决我国国民经济发展所面临的资源、能源、环境和可持续发展问题，实现节能减排，建设资源节约型、环境友好型社会的发展战略目标具有十分重要的社会意义。 |
| 作者： | 李传喜 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 董霖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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