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基于分布式系统的铁路长轨群吊测控技术研究
| 论文题名： | 基于分布式系统的铁路长轨群吊测控技术研究 |
| 关键词： | 分布式系统;铁路;长轨;嵌入式处理器;分布式控制系统;龙门吊车;网络通信技术;数据库;控制技术;控制方法;测控系统;生产过程自动化;装卸;设计;模糊控制系统;拉格朗日方程;加减速;计算机;工业自动化;安全 |
| 摘要： | 钢轨是铁路的基本组成部分。为了提高铺轨工效，一般由焊轨厂焊接成500米的长轨运至现场。因而长轨的装卸调运工作也是生产中的重要环节。目前我国现有长轨吊装的设备和控制方法还比较落后，不仅耗费人力，安全性也不是很高，使得长轨群吊的控制技术成为了无缝铁路发展建设中的“瓶颈”。 计算机控制技术和网络通信技术的发展，给生产过程自动化的发展带来了深远的影响。工业控制系统已经从常规的机电逻辑控制系统发展到了PLC，嵌入式处理器和分布式控制系统，在基础过程管理级普遍采用工业以太网技术，使得工业自动化进入到计算机集成系统时代。 本课题深入分析了国内焊轨厂现有的长轨群吊配置现状，以具有安全、高效，稳定等特点和具有较强扩展能力的测控系统设计为目的，开发了基于PC机控制中心，通过网络控制龙门吊车协同装卸500m长轨的分布式系统。同时通过数据库，统计分析长轨生产情况，以便制定合理的生产计划。 为了实现上述目的，本课题主要进行了以下几个方面的工作： 1、针对龙门吊车物理模型，采用拉格朗日方程的方法建立了动力学模型，完成了简化条件下的线性化，得到系统状态空间模型，并建立一个吊装系统的模糊控制系统来实现防摆控制。实验仿真结果表明，该控制方法能够使单个龙门吊车摆角迅速衰减。 2、研究分析了格雷母线通信定位装置，给出了基于分布式的长轨群吊测控系统的体系结构和各功能模块。实现了基于STM32F103RB嵌入式处理器与固件网络芯片W5100的硬件连接，并编写了W5100在TCP客户端模式下的驱动程序，实现嵌入式处理器与PC机之间网络通信功能。 3、通过卡尔曼滤波对轨位信息进行处理，提取信息，绘制出相应的轨位图。通过系统的需求分析，对数据库进行了合理的设计。进行上位机PC端的软件开发，实现了数据接收、解析，用户登录、控制，数据查询分析、统计等功能。 4、学习分析了GPS和NTP两种校时方法，给出了一种基于GPS授时实现长轨群吊同步的方案，对长轨群吊的同步问题进行了优化设计。同时通过S形曲线来实现吊车的加减速，使得吊车加减速的过程平稳过渡，通过运动偏差补偿的方式来实现群吊的同步。 最后对整个长轨群吊系统进行了模拟联合调试。试验结果表明，该系统能够实现长轨的平稳、安全和高效的装卸。 |
| 作者： | 王啸 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 王铁流 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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