清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái)的研究.pdf

1、清篩機(jī)是用來清篩鐵路道床中臟污道砟的大型鐵路養(yǎng)護(hù)機(jī)械，隨著鐵路運(yùn)輸?shù)拇笠?guī)模提速以及重載火車的持續(xù)增多，養(yǎng)護(hù)作業(yè)對(duì)清篩機(jī)等大型養(yǎng)路機(jī)械的需求將越來越大。目前，清篩機(jī)天窗作業(yè)利用率低，而區(qū)間高速走行作為輔助作業(yè)的重要組成部分，會(huì)直接影響天窗的利用率以及鐵路線路的安全。鑒于清篩機(jī)開發(fā)周期長(zhǎng)、研發(fā)成本高、效率低，系統(tǒng)仿真的研究具有重要意義，而基于Matlab/Simulink的實(shí)時(shí)仿真因?yàn)闆]有統(tǒng)一的模塊劃分和接口標(biāo)準(zhǔn)，模型接口紊亂，模型重用率和

2、研發(fā)效率低，不利于模塊維護(hù)、擴(kuò)展及優(yōu)化。
　　論文采用參數(shù)化封裝模塊建模方法，為了擴(kuò)大模塊劃分和接口標(biāo)準(zhǔn)的通用性，以機(jī)電液一體化系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立其模塊劃分、接口標(biāo)準(zhǔn)及模塊耦合方式，根據(jù)以上模塊劃分和接口標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)清篩機(jī)走行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分析上建立清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真模型，完成以xPC為實(shí)時(shí)系統(tǒng)的清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái)，為液壓系統(tǒng)研發(fā)和控制器開發(fā)等提供可靠的實(shí)時(shí)測(cè)試環(huán)境，提高了清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)的研發(fā)效率，降低了研發(fā)

3、成本。
　　論文各章主要內(nèi)容如下：
　　第一章簡(jiǎn)單介紹了清篩機(jī)發(fā)展、走行系統(tǒng)及“天窗”工作模式，概述了仿真技術(shù)及實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了清篩機(jī)仿真的研究現(xiàn)狀，最后提出了清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)半物理仿真研究的目的和內(nèi)容。
　　第二章基于半物理仿真平臺(tái)對(duì)硬件實(shí)時(shí)性要求的分析以及xPC實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。以xPC實(shí)時(shí)內(nèi)核為仿真平臺(tái)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與宿主機(jī)、三維顯示計(jì)算

4、機(jī)的通信;采用Matlab/Simulink建立清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)仿真模型，采用模塊化建模方法并對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)化封裝，提高模型的維護(hù)、擴(kuò)展和移植性能;提出了基于WinForm開發(fā)框架的仿真控制界面和基于Unity3D的三維顯示界面的開發(fā)。
　　第三章建立了機(jī)電液一體化系統(tǒng)模塊劃分、接口標(biāo)準(zhǔn)及模塊耦合方式。采用參數(shù)化封裝模塊建模方法，為了擴(kuò)大模塊劃分和接口標(biāo)準(zhǔn)的通用性，本章以機(jī)電液一體化系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于復(fù)雜系統(tǒng)模塊劃分方法和原則

5、，建立其模塊劃分和接口標(biāo)準(zhǔn)，提出液壓模塊容腔耦合或節(jié)點(diǎn)耦合以及其他系統(tǒng)模塊接口節(jié)點(diǎn)耦合方式，以Matlab/Simulink為建模工具建立常用模塊模型庫(kù)框架。
　　第四章根據(jù)上一章模塊劃分和接口標(biāo)準(zhǔn)建立了清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真模型，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變量泵、變量馬達(dá)、排量控制機(jī)構(gòu)、插裝閥組、壓力容腔、液壓管道、機(jī)械系統(tǒng)及阻力模塊，進(jìn)行參數(shù)化模型封裝，并對(duì)部分模型準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。
　　第五章完成了清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)模型集成及半物

6、理仿真平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)?；谝陨夏K耦合方式的清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)模型集成驗(yàn)證了機(jī)電液一體化系統(tǒng)模塊劃分、接口標(biāo)準(zhǔn)及模塊耦合方式的可行性，清篩機(jī)高速走行系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證了該半物理仿真平臺(tái)的實(shí)時(shí)性和可行性;完成了基于WinForm控制界面的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真過程的控制、在線調(diào)參、試驗(yàn)數(shù)據(jù)保存等功能;完成了基于Unity3D三維實(shí)時(shí)顯示平臺(tái)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)清篩機(jī)走行的實(shí)時(shí)顯示。
　　第六章對(duì)論文的主要工作進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)后續(xù)工作的研究方向