本课题构造的火车驱动控制仿真系统,模拟电力机车系统在启动控制条件下的运作情况,观测各种性能指标参数,这对于电力机车的设计和运行具有一定的指导意义。
摘要 :火车机车的驱动由牵引电动机驱动车轮而运动的,而火车机车的驱动控制系统是驱动火车的关键,车速过快与过慢,以及机车的一个加速和减速的过程都是由该驱动控制系统所来控制的。因而达到对火车驱动的安全和严谨性。
通过大量文献的学习,了解和掌握现代火车的构造以及分类,完成火车驱动控制仿真系统的方案设计及系统性能参数设计,以火车的牵引电机为核心部件,对火车驱动装置的传递函数进行了分析,通过对传递函数进行频域和时域分析,制定火车驱动的PID控制策略。
学习matlab软件的使用、建模、仿真,并以火车启动为仿真场景,运用simulink构造了火车驱动控制仿真系统,,模拟电力机车系统在启动控制条件下的运作情况,对火车驱动的PID控制进行仿真对火车的调速控制进行仿真验证,观测各种性能指标参数,这对于电力机车的设计和运行具有一定的指导意义。最后,为了便于人机交互,本文还运用matlab GUI设计了与该仿真系统配套的用户界面,使得用户不必了解整个仿真系统的具体构造细节,就可方便地进行仿真。
Abstract:The train locomotive driven by traction motor drive wheels and movement, but the train locomotive driving control system is the key driver train speed too fast, too slow, and with a acceleration and deceleration locomotive is the process by which the driving control system to control. Thus achieving the safety and preciseness of the train driver.
Through a large number of literature study, understand and grasp the structure of modern train classification, complete the train driver control simulation system design and system performance parameter design, by the train traction motor to train for the core parts of the transfer function of driving device are analyzed, through to the transfer function in frequency domain and time domain analysis, develop a train driver PID control strategy.
Learning the use of matlab software, modeling, simulation, and with the train start using simulink for simulation scene, constructed the train driver control simulation system, simulation electric locomotive system startup control conditions in operation of the train drivers, to train the PID control simulation of the speed control simulation validation, observation various performance index parameters for the electric locomotive, the design and operation has certain directive significance. Finally, in order to facilitate human-computer interaction, this paper also use matlab
GUI with the simulation system design of supporting user interface, users don't have to understand the whole simulation system, the concrete structure details can be easily are simulated.
目录
1 绪论 1
1.1 电力机车的历史与前景 1
1.2 课题的目的和意义 2
1.3 课题研究的内容 2
1.4 火车的驱动控制系统 2
1.5 国内外发展状况 3
1.6 本文完成的工作 4
2 电力机车的组成及分类 5
2.1 电力机车的构造 5
2.1.1 机械部分 5
2.1.2 电气部分 5
2.2 电力机车的分类 6
2.2.1 直流电力机车 6
2.2.2 交流电力机车 6
3 方案设计 8
3.1 总体方案设计 8
3.2 系统性能参数 8
4 牵引电机传递函数分析 10
4.1 牵引电机传递函数的计算 10
4.2 时域分析 11
4.3 频域分析 11
5 火车驱动控制策略分析 12
5.1 火车阻力分析 12
5.1.1 基本阻力 12
5.1.2 附加阻力 12
5.1.3 列车阻力模块的实现 13
5.2 牵引电机转速PID控制原理 13
5.2.1 转速的比例控制 13
5.2.2 转速的比例积分控制 14
5.2.3 转速的比例积分微分控制 14
5.3 控制方案设计 15
6 仿真模型验证 16
6.1 仿真环境介绍 16
6.1.1 Matlab简介 16