1.3 课题研究的内容

初步设想及创新点：结合目前实际应用情况，通过观察不难发现，先用的驱动控制系统操作复杂，工作效率低。因此，通过分析单片机技术，设计一种新兴的火车驱动控制系统，着重使用的方便性和高效性。具体的研究内容如下：

对火车机车驱动控制系统进行研究和学习。

熟悉MATLAB等软件的运用。

对火车机车驱动控制系统进行结构设计和数学模型的建立。

火车机车驱动控制系统结构参数的可视化研究。

火车机车驱动控制系统的控制策略及可视化仿真。

1.4 火车的驱动控制系统

机车驱动装置（locomotive drive device）牵引电动机输出轴至车轮之间传递力矩的装置。它是一套齿轮减速装置，用来使高转速、小扭矩的牵引电动机驱动阻力矩较大的动轴。按牵引电动机悬挂方式的不同，驱动装置的结构也不同。轴悬式（半悬挂式）牵引电动机的驱动装置最简单，为一对大小齿轮，小齿轮固装在牵引电动机输出轴端部，大齿轮固装在车轴上，大小齿轮啮合，牵引电动机驱动车轮回转，并在轮周上产生牵引力。全悬挂牵引电动机的驱动装置较为复杂（参见牵引电动机悬挂），驱动装置通常为一级齿轮减速装置，必要时也可采用两级减速。

   随着计算机控制技术的飞跃发展以及提高机车特别是高速列车控制功能的需要，在新研制的机车中，国内外都毫无例外的采用了计算机控制技术，这是机车控制技术的一大飞跃。

   国产电力机车的控制技术发展大概经历了以下阶段:

   有触点控制:控制电路基本上以继电器和开关构成;以分离元件和小规模集成器件为主的模拟控制;以中规模集成运放电路为基础的模拟控制以大规模集成电路为基础的微机控制。

   微机控制的主要优点是通用性、灵活性、重现性、可靠性和智能性。微机控制系统的硬件除输入/输出接口在不同型号的机车上有所不同外，其核心部分应能适应同一类型各种型号的机车。对于各种型号机车的不同控制要求，可通过改变软件的方法来实现。软件具有很大的灵活性，可以实现原来用硬件难以达到的功能，参数修改也较为容易。数字控制本身不受环境温度影响，各种环境条件下所得数据分散性较小，机车性能稳定。由于器件集成度高，受外界干扰影响小，由元件执行机车的控制功能和保护功能后，机车可靠性得以很大提高。此外，微机本身具有记忆功能，可以存储大量信息及某些特定信息，进行自检、故障记忆和检索、故障监控和诊断。随着网络技术和总线技术的发展，可将分布在列车各车厢中的所有计算机联网通信，使司机随时可以得到整个列车的状态信息，同时便于系统的扩展和升级。

   我国微机在机车上的应用最早可追溯到1983年。当时采用Z80单板机进行SS1(韶山1型)机车在各种工况下的功率因数等参数数据的采集和测试。随后将微机应用于部件的控制，例如在SSS, SS6中采用Z80来控制功率

因数补偿装置。

   90年代以来，为了行车安全，使用微机对机车运行进行监控和记录，开发了多种机车运行记录器，比较有代表性的有LKJ-93，它是以地面信号为主体信号:另外还有铁道部科学研究院通号所开发的以机车信号为主体信号的速度分级控制系统。

1.5 国内外发展状况

长期以来，人们做了大量工作来降低电气传动系统的损耗，提高其工作效率。这些研究工作主要体现在以下几个方面：

(1)在电机的设计制造方面，改进材料、改善设计方案和提高制造工艺。一些大的电机制造商已经推出了节能电机(EEM--EnergyEfficientMotor)。EEM的效率与传统电机相比提高5％左右，调速运行时总能耗节约可高达20％左右。但电机的重量、成本也大大提高，同时它对电机运行工况远离额定工作点时的效率改善不大；