鋼軌打磨機構機電液耦合非線性動力學與恒功率控制的研究.pdf

1、多年來國內外鐵路維護實踐證明，通過鋼軌打磨手段來預防和消除鋼軌波磨、控制接觸疲勞和磨耗有較好的效果，且能帶來巨大的經濟效益。鋼軌打磨作業(yè)主要通過集機電液于一體化的打磨機構來實現，由于受打磨現場惡劣工況及打磨機構系統(tǒng)本身諸多非線性因素的影響，高質量的恒功率打磨往往難以實現。因此，研究鋼軌打磨機構機電液非線性動力學行為，通過優(yōu)化控制策略降低打磨功率波動，提高打磨機構抗干擾能力，對提高作業(yè)機構打磨的質量具有重要意義。
　　本文從提高鋼軌

2、打磨車打磨作業(yè)質量出發(fā)，針對機電液多能域鋼軌打磨機構，采用適用于多能域系統(tǒng)建模的功率鍵合圖方法建立了系統(tǒng)非線性動力學模型，提出了由轉子磁場間接矢量控制和自抗擾控制方法組成的恒功率打磨控制策略，對鋼軌打磨機構恒功率打磨作業(yè)過程進行了仿真和動態(tài)特性分析。主要的研究工作及結論如下:
　　(1)采用適用于多能域系統(tǒng)建模的功率鍵合圖方法，建立了鋼軌打磨機構打磨子系統(tǒng)和下壓子系統(tǒng)鍵合圖動力學模型，以及由兩個子系統(tǒng)耦合而成的鋼軌打磨機構機電液系

3、統(tǒng)動力學模型。根據鍵合圖模型與狀態(tài)方程轉化方法，分別推導了打磨子系統(tǒng)和下壓子系統(tǒng)非線性數學模型以及兩個子系統(tǒng)耦合的非線性數學模型。
　　(2)在打磨子系統(tǒng)的研究中，研究了打磨電機轉子磁場間接矢量控制動力學模型，采用數值計算方法得到電機磁鏈關于補償器增益參數κ、PI控制器參數以及負載大小的分岔圖、最大Lyapunov指數圖。計算表明，過小的負載，PI控制器參數及過大的電機補償器增益參數κ均有可能造成打磨子系統(tǒng)產生混沌現象，導致電機轉

4、速失穩(wěn)。
　　(3)在下壓子系統(tǒng)的研究中，下壓油缸無桿腔端比例減壓閥通過自抗擾控制，其壓力響應取得了良好的快速性與超調性，對比發(fā)現自抗擾控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制。為進一步研究下壓子系統(tǒng)動態(tài)特性，通過數值計算分析了波磨頻率、幅值等擾動參數與無桿腔容積Va0等液壓系統(tǒng)參數對下壓油缸無桿腔壓力的跟蹤特性及穩(wěn)定性的影響。
　　(4)在鋼軌打磨機構機電液耦合系統(tǒng)的研究中，將打磨子系統(tǒng)與下壓子系統(tǒng)動力學模型整合為系統(tǒng)整體模型，提出了由