編碼器選上海秉銘工控值的DBS60E-THFJD1024高速鐵路和地鐵車輛的運營里程的迅速增加,軌道車輛服役保障的問題現(xiàn)已得到了社會各界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)以調(diào)車機車牽引等方式為主的調(diào)車作業(yè)存在靈活性差的問題,柴油牽引的公鐵兩用車所排放的大量尾氣又對環(huán)境造成一定的影響。而純電力驅(qū)動的公鐵兩用車既能靈活地實現(xiàn)列車的無動力牽引,又不會對環(huán)境造成的危害,是未來軌道車輛服役保障車輛的發(fā)展方向之一。機動性的要求使得純電動公鐵兩用車在狹小的空間內(nèi)要實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向、對角線行駛等運行模式,若轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法完成高精度的控制,將難以實現(xiàn)將轉(zhuǎn)向中心控制在一點,極易出現(xiàn)側(cè)傾的情況。因此,純電動公鐵兩用車的多電機協(xié)同控制問題亟待解決。本文的主要研究內(nèi)容如下:本文首先以純電動四輪驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向(4D4S:four drive four steering)公鐵兩用車為研究對象,分析其工作原理和車輛特性,設(shè)計了電氣控制系統(tǒng),并構(gòu)建了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運動學(xué)方程。轉(zhuǎn)角協(xié)同補償器,構(gòu)建了基于轉(zhuǎn)角控制的改進型偏差耦合控制拓撲結(jié)構(gòu),可使公鐵兩用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制更穩(wěn)定,但為了提高系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)特性,因此引入了智能控制算法。PID控制算法的穩(wěn)態(tài)性能較好,而模糊PID控制算法的響應(yīng)快。為了解決模糊PID算法在高精度控制場合中穩(wěn)態(tài)精度有限的缺陷,本文提出了基于轉(zhuǎn)角控制的非奇異滑模算法以降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,并引入了超扭曲算法解決了抖振的問題。針對以上研究的三類控制算法,通過MATLAB/Simulink平臺對多電機協(xié)同控制模型進行模擬仿真。仿真研究結(jié)果表明,三種控制算法均能很好的實現(xiàn)多電機的協(xié)同控制,而超扭曲非奇異滑模控制算法在控制精度、信號響應(yīng)和跟隨性等控制性能均好于其他兩種算法。后,將算法應(yīng)用到了公鐵兩用車上,并進行了一系列的測試。試驗分析結(jié)果表明:本研究設(shè)計的公鐵兩用車能實現(xiàn)要求的轉(zhuǎn)向,對角線行駛和原地旋轉(zhuǎn)行駛。同時,超扭曲非奇異滑?？刂扑惴珊芎玫貙崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多電機的協(xié)同控制,并提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)特性。

 編碼器選上海秉銘工控值的DBS60E-THFJD1024針對磁電編碼器角度值易受到高頻噪聲影響,影響角度值輸出精度問題,提出了一種基于卡爾曼濾波器及運動狀態(tài)方程角度值誤差主動監(jiān)督補償方法。為了降低角度值觀測噪聲,采用基于運動學(xué)狀態(tài)方程角度值觀測方法,有效抑制了磁電編碼器角度值觀測噪聲;提出了基于神經(jīng)元角度值誤差自適應(yīng)補償方法,實現(xiàn)了角度值誤差觀測的自適應(yīng)收斂過程。針對角度值誤差收斂速度緩慢問題,采用基于卡爾曼濾波器角度值誤差主動監(jiān)督補償方法,調(diào)節(jié)誤差補償系數(shù)進而提高角度值觀測誤差的收斂速度,經(jīng)過實驗證明所提方法的有效性,在角度值過零點位置的大角度跳變工作位置,采用跟蹤性能較好的狀態(tài)誤差調(diào)節(jié)系數(shù)保證了角度值跟蹤的一致性。