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原文传递高速列车车轮空转状态下牵引电机的同步控制方法

专利名称：	高速列车车轮空转状态下牵引电机的同步控制方法
摘要：	本发明提供了一种高速列车车轮空转状态下牵引电机的同步控制方法，其特征在于：包括中央处理模块和多个牵引控制模块；所述同步控制方法包括：给定目标速度参数；获取牵引电机的当前速度参数；获取各个牵引电机当次的同步控制量；根据同步控制量信号调整并驱动牵引电机的转速。根据本发明的方法在高速列车提速过程中同步控制牵引电机的转速，能迅速降低空转电机的速度突变，减小由此带来的危害，降低高速列车运行维修成本和安全事故。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆交通大学
发明人：	徐凯;夏秋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910405570.1
公开号：	CN110104001A
代理机构：	重庆乾乙律师事务所
代理人：	侯懋琪;李剑锋
分类号：	B61C17/12(2006.01);B;B61;B61C;B61C17
申请人地址：	402247 重庆市江津区双福新区福星大道1号
主权项：	1.一种高速列车车轮空转状态下牵引电机的同步控制方法，其特征在于：包括中央处理模块(1)和多个牵引控制模块(2)；所述中央处理模块(1)包括：中央通信模块(11)、速度给定模块(12)、速度处理模块(13)、空转电机速度处理模块(14)、相邻交叉耦合模块(15)、同步误差控制模块(16)和空转电机控制量调整模块(17)；所述牵引控制模块(2)包括：牵引通信模块(21)、比较模块(22)、误差跟踪控制器(23)、控制信号叠加模块(24)、电机驱动装置(25)、牵引电机(26)和速度检测模块(27)；所述同步误差控制模块(16)包括2个空转电机同步误差控制器和多个常态电机同步误差控制器组，所述多个常态电机同步误差控制器组与多个牵引电机(26)一一对应，单个常态电机同步误差控制器组包括2个常态电机同步误差控制器；所述速度给定模块(12)分别与中央通信模块(11)和速度处理模块(13)二者连接，速度处理模块(13)与中央通信模块(11)连接，空转电机速度处理模块(14)与速度处理模块(13)连接，相邻交叉耦合模块(15)分别与速度处理模块(13)和空转电机速度处理模块(14)二者连接，同步误差控制模块(16)与相邻交叉耦合模块(15)连接，空转电机控制量调整模块(17)分别与同步误差控制模块(16)、空转电机速度处理模块(14)和速度处理模块(13)三者连接，空转电机控制量调整模块(17)和同步误差控制模块(16)二者均与中央通信模块(11)连接；所述速度检测模块(27)与牵引电机(26)连接，牵引电机(26)与电机驱动装置(25)连接，电机驱动装置(25)与控制信号叠加模块(24)连接，控制信号叠加模块(24)分别与误差跟踪控制器(23)和牵引通信模块(21)二者连接，误差跟踪控制器(23)与比较模块(22)连接，比较模块(22)分别与速度检测模块(27)和牵引通信模块(21)二者连接，牵引通信模块(21)与速度检测模块(27)连接；每个牵引控制模块(2)的牵引通信模块(21)均与所述中央通信模块(11)连接；所述同步控制方法包括：设高速列车共有n个牵引电机，当高速列车需要提速时，一)列车驾驶员通过速度给定模块(12)输入目标速度参数，所述目标速度参数包括目标速度ω、目标加速度a和速度允许偏差值ω允；速度给定模块(12)将目标速度ω信号传输给中央通信模块(11)，速度给定模块(12)将目标速度参数信号传输给速度处理模块(13)；二)中央通信模块(11)将目标速度ω信号发送给各个牵引控制模块(2)的牵引通信模块(21)；各个牵引通信模块(21)将收到目标速度ω信号传输给对应的比较模块(22)；三)各个牵引控制模块(2)的速度检测模块(27)获取对应的牵引电机(26)的当前速度参数，所述当前速度参数包括当前速度ω和当前加速度a；各个速度检测模块(27)均将获取的当前速度参数信号传输给对应的牵引通信模块(21)，各个牵引通信模块(21)均将各自收到的当前速度参数信号发送给中央通信模块(11)；同时，各个速度检测模块(27)均将各自获取的当前速度ω信号传输给对应的比较模块(22)；四)中央通信模块(11)将收到各个牵引电机(26)的当前速度参数信号传输给速度处理模块(13)，速度处理模块(13)将各个牵引电机(26)的当前速度ω逐一与目标速度ω进行比较得到各个牵引电机(26)的速度偏差值；所述速度偏差值为牵引电机(26)的当前速度ω与目标速度ω差值的绝对值，ω允为设定的正值；当任意一个牵引电机(26)的速度偏差值大于速度允许偏差值ω允则进入步骤五)；当每个牵引电机(26)的速度偏差值均小于速度允许偏差值ω允，则调速进程终止；五)中央处理模块(1)按方法一获取各个牵引电机(26)当次的同步控制量，然后中央处理模块(1)将各个牵引电机(26)当次的同步控制量信号分别发送给对应的牵引控制模块(2)；六)各个牵引控制模块(2)收到所述当次的同步控制量信号后均按方法二调整并驱动所辖牵引电机(26)的转速；返回步骤三)；所述方法一包括： 1)速度处理模块(13)将各个牵引电机(26)的当前加速度a逐一与目标加速度a进行比较，将当前加速度a小于或等于目标加速度a的牵引电机(26)记为常态电机，将当前加速度a大于目标加速度a的牵引电机(26)记为空转电机，设常态电机有i个，其中i≦n，则空转电机有n-i个；设ωj为任意一个常态电机的当前速度，其中j的取值范围为1至i，速度处理模块(13)将i个常态电机的当前速度信号均传输给相邻交叉耦合模块(15)；设ωp为任意个一空转电机的当前速度信号，其中p的取值范围为i+1至n，速度处理模块(13)将n-i个空转电机的当前速度信号均传输给空转电机速度处理模块(14)，速度处理模块(13)将n-i个空转电机的当前速度信号均传输给空转电机控制量调整模块(17)； 2)空转电机速度处理模块(14)对收到的n-i个空转电机的当前速度求平均值，得到空转电机当前平均速度ω平，空转电机速度处理模块(14)将空转电机当前平均速度ω平信号分别传输给相邻交叉耦合模块(15)和空转电机控制量调整模块(17)； 3)相邻交叉耦合模块(15)对收到的空转电机当前平均速度ω平信号和i个常态电机的当前速度信号按以下方式进行处理，得到空转电机的平均同步误差ε平和i个常态电机的同步误差ε：相邻交叉耦合模块(15)将收到的i个常态电机的当前速度信号按牵引电机所处列车的前后顺序由小到大进行排序，将空转电机当前平均速度ω平信号排在序号最大的常态电机当前速度信号之后及序号最小的常态电机当前速度信号之前；所述空转电机的平均同步误差ε平包括前平均同步误差ε平前和后平均同步误差ε平后两个平均同步误差分量；设εj为任意一个常态电机的同步误差，则εj包括前同步误差εj前和后同步误差εj后两个同步误差分量，其中j的取值范围为1至i；根据公式一至公式四分别获取ε平前、ε平后、εj前和εj后；所述公式一为： ε平前＝ω平-ωi 所述公式二为： ε平后＝ω平-ω1 所述公式三为： εj前＝ωj-ωj-1 其中，当j为1时，ωj-1的取值等于ω平；所述公式四为： εj后＝ωj-ωj+1 其中，当j为i时，ωj+1的取值等于ω平；相邻交叉耦合模块(15)将空转电机的平均同步误差ε平信号和i个常态电机的同步误差εj信号传输给同步误差控制模块(16)； 4)同步误差控制模块(16)控制2个空转电机同步误差控制器对收到的空转电机的平均同步误差ε平信号进行处理得到空转电机的平均同步控制量u平；同步误差控制模块(16)控制i个常态电机同步误差控制器组对收到的i个常态电机的同步误差εj信号进行处理得到i个常态电机的同步控制量uj；其中2个空转电机同步误差控制器与所述2个平均同步误差分量信号一一对应，i个常态电机同步误差控制器组与i个常态电机的同步误差εj信号一一对应，单个常态电机同步误差控制器组的2个常态电机同步误差控制器与单个常态电机的同步误差的2个同步误差分量一一对应；所述空转电机的平均同步控制量u平包括前平均同步控制量u平前和后平均同步控制量u平后两个平均同步控制分量；所述常态电机的同步控制量uj包括前同步控制量uj前和后同步控制量uj后两个同步控制分量；前平均同步误差ε平前通过空转电机同步误差控制器处理得到前平均同步控制量u平前；后平均同步误差ε平后通过空转电机同步误差控制器处理得到后平均同步控制量u平后；前同步误差εj前通过常态电机同步误差控制器处理得到前同步控制量uj前；后同步误差εj后通过常态电机同步误差控制器处理得到后同步控制量uj后；同步误差控制模块(16)将i个常态电机的同步控制量uj信号传输给中央通信模块(11)，同步误差控制模块(16)将空转电机的平均同步控制量u平信号传输给空转电机控制量调整模块(17)； 5)空转电机控制量调整模块(17)对收到的空转电机的平均同步控制量u平信号、空转电机当前平均速度ω平信号和n-i个空转电机的当前速度信号ωp进行处理得到n-i个空转电机的同步控制量up，所述up为任意一个空转电机的同步控制量，其中p的取值范围为i+1至n；所述up包括空转电机前同步控制量up前和空转电机后同步控制量up后两个空转电机同步控制分量；所述up前和up后分别根据公式五和公式六获取；所述公式五为： up前＝u平前×kp 其中kp为调整系数，kp根据公式七获取；所述公式六为： up后＝u平后×kp 所述公式七为：空转电机控制量调整模块(17)将n-i个空转电机的同步控制量up信号传输给中央通信模块(11)； 6)中央通信模块(11)将当次收到的n个牵引电机的同步控制量信号分别发送给对应的牵引控制模块(2)的牵引通信模块(21)；所述方法二包括：单个牵引控制模块(2)按以下方式调整并驱动所辖牵引电机(26)的转速： A)牵引通信模块(21)将当次收到的同步控制量信号传输给控制信号叠加模块(24)； B)比较模块(22)根据公式八对收到的目标速度ω和当前速度ω进行处理得到基本速度误差ε基，比较模块(22)将基本速度误差信号传输给误差跟踪控制器(23)；所述公式八为： ε基＝ω-ω C)误差跟踪控制器(23)对基本速度误差信号进行处理得到的基本控制量u基，误差跟踪控制器(23)将基本控制量信号传输给控制信号叠加模块(24)； D)控制信号叠加模块(24)对当次收到的所述基本控制量信号和所述同步控制量信号进行叠加处理得到综合同步控制量，控制信号叠加模块(24)将所述综合同步控制量信号传输给电机驱动装置(25)； E)电机驱动装置(25)根据当次收到的综合同步控制量信号调整并驱动所辖牵引电机(26)的转速。
所属类别：	发明专利