CN106828112B - 一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统 - Google Patents

一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106828112B
CN106828112B CN201611206693.5A CN201611206693A CN106828112B CN 106828112 B CN106828112 B CN 106828112B CN 201611206693 A CN201611206693 A CN 201611206693A CN 106828112 B CN106828112 B CN 106828112B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch valve
dead zone
pantograph
signal
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201611206693.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106828112A (zh
Inventor
刘剑锋
付林舟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201611206693.5A priority Critical patent/CN106828112B/zh
Publication of CN106828112A publication Critical patent/CN106828112A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106828112B publication Critical patent/CN106828112B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/28—Devices for lifting and resetting the collector
    • B60L5/32—Devices for lifting and resetting the collector using fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提出了一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动检测及补偿方法与系统，该检测方法采用极值搜索实现开关阀死区检测，该补偿方法通过气压传感器获取受电弓气囊压力P、当前升弓气囊压强目标值r以及受电弓主动控制器未补偿输出u,并将所获得的三个状态量送给开关阀死区检测部分，依据当前控制系统状态，采用开关阀死区检测值对充气阀或者排气阀进行补偿，受电弓主动控制器将最终输出作用于开关阀。本发明所述的方法独立于受电弓的主动控制器，其作用不影响受电弓主动控制器的工作。与现有的死区检测方法相比，该死区检测方法成本低廉，不改变主动控制器的硬件结构，通过有限的系统状态数据，快速地进行高精度死区检测。

Description

一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统
技术领域
本发明属于铁路设备自动控制领域，特别涉及一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动检测、补偿方法与系统。
背景技术
受电弓的执行机构从原来的电机驱动发展到现在的使用气囊装置对受电弓升降过程进行控制，在列车的运行过程中，受电弓主动控制器主动调节弓网之间的接触力，是接触力保持在动态稳定的范围内。
受电弓气囊的开关阀门是一种非线性具有控制死区的执行装置。在开关阀门的控制零点附近存在未知的控制死区。当控制量位于控制死区内时，控制阀门处于欠驱动状态，本应该导通的气路无法顺利导通，这就会造成接触力波动，或者与目标值之间产生偏差，影响列车的受流性能，降低列车的安全运行系数。因此必须要在控制策略中加入死区检测与补偿的机制，消除死区对控制效果的影响。
现有技术是一般采用固定补偿，但是这种补偿效果不好，无法根据阀门的实际情况进行动态补偿。还有通过人工实验手动测试开关阀门的方法，不仅成本高昂，而且无法彻底解决死区问题，因为开关阀门的死区具有蠕动特性，与设备运用的具体环境相关。而在实际情况下，由于高速阀个体特性、老化程度以及工作条件的差异存在，使得不同的系统具有不同的死区值。甚至对于同一套受电弓系统，在不同的风源压强下，高速阀的死区也是不同的。因此，实现高速阀死区的检测势在必行。
发明内容
本发明的目的为克服现有技术中存在的问题，提出一种针对气囊开关阀门死区的检测、补偿方法与系统，增加控制系统的输出精度以及提高控制器的稳定性。
一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动检测方法，利用极值搜索算法进行死区检测，以受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号作为输入信号，经过线性变换后输入高通滤波器滤去直流成分后，再经过解调信号获取梯度信息，对所获得的梯度信息依次进行低通滤波和积分处理，并以经积分处理后的信号和激励信号相加作为新的输入信号，直到搜索到开关阀死区临界值，以使得受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号使受电弓升弓气囊压强达到目标值。
进一步地，所述线性变换通过采用增益为4～10的放大器实现。
进一步地，所述激励信号为asin(ωt)，且sin(ωt)为所述解调信号，a为激励信号幅值，取值为0.01～0.05；ω为激励信号的角频率，取值为500Hz～3000HZ。
激励信号幅值与开关阀门的死区临界点密切相关，要小于开关阀门的控制死区临界值；
激励信号的角频率与主动控制器的控制周期相关；
进一步地，高通滤波和低通滤波的截止周期分别为THP、TLP，THP为1/50～1/200，TLP为1/30～1/90，且积分处理中的增益为k，取值为3～8。
一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法，包括以下几个步骤：
步骤1：开启受电弓主动控制系统和开关阀死区检测，获取受电弓气囊目标压强r以及开关阀死区初始检测值；
所述开关阀包括充气阀和排气阀；
步骤2：实时采集受电弓气囊压强P，若P与r不相等，则以上一次的开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿，若相等，则受电弓主动控制系统处于稳压状态，结束补偿；
步骤3：判断当前受电弓气囊压强P是否与目标压强相等，若相等，则受电弓主动控制系统处于稳压状态，结束补偿；否则，依据当前受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u和当前受电弓气囊压强P进行开关阀死区检测，并以开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿；
其中，所述开关阀死区检测值采用上述的一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动检测方法获取。
进一步地，所述步骤2中对开关阀驱动信号进行补偿包括以下两种情况：
当P＜r时，以上一次的充气阀死区检测值作为开关阀驱动信号的补偿值；
当P＞r时，以上一次的排气阀死区检测值作为开关阀驱动信号的补偿值。
进一步地，所述步骤3中依据当前受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u和当前受电弓气囊压强P进行开关阀死区检测，并以开关阀死区检测值对对开关阀驱动信号进行补偿的具体过程如下：
对受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u的取值标定为-1～1；
当-1<u<0时，排气阀门工作，充气阀门关闭；
当u＝-1时，排气阀门的驱动信号PWM的占空比为100％，排气阀门的打开程度最大，随着u的增大，排气阀门驱动信号PWM占空比随之成比例减小，排气阀门的打开程度成比例减小；
当u＝0时，充气阀门关闭，排气阀门关闭；
当0<u<1时，充气阀门工作，排气阀门关闭；
当u＝1时，充气气阀门的驱动信号PWM的占空比为100％，充气阀门的打开程度最大，随着u的减小，充气气阀门驱动信号PWM占空比随之成比例减小，充气阀门的打开程度成比例减小；
当连续n周期内u<0且P不变化时，不断进行排气阀死区检测，并以排气阀死区当前检测值作为开关阀驱动信号进行补偿，直到受电弓气囊压强P等于r，结束开关阀死区检测，获取最新开关阀死区检测值，返回步骤2；
当连续n周期内u>0且P不变化时，不断进行充气阀死区检测，并以充气阀死区当前检测值作为开关阀驱动信号进行补偿，直到受电弓气囊压强P等于r，结束开关阀死区检测，获取最新开关阀死区检测值，返回步骤2。
一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿系统，包括：
受电弓气囊压强设置单元，用于设置受电弓气囊压强目标值；
受电弓主动控制器，用于输出受电弓开关阀控制信号；
状态机，用于设定受电弓控制系统状态转移规则；
开关阀死区检测单元，用于搜索开关阀死区临界值；
逻辑选择器，依据受电弓气囊压强目标值、实时值以及受电弓主动控制器的输出信号，选择开关阀死区检测值；
受电弓气囊压强实时采集单元，用于实时采集受电弓气囊压强；
补偿单元，用于将逻辑选择器所选的开关阀死区检测值和受电弓主动控制器输出的受电弓开关阀控制信号叠加后，输出至开关阀驱动单元。
所述开关阀死区检测单元包括排气阀死区检测单元和充气阀死区检测单元；
所述排气阀死区检测单元和充气阀死区检测单元均利用极值搜索模块进行死区检测，以受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号作为输入信号，经过线性变换后输入高通滤波器滤去直流成分后，再经过解调信号获取梯度信息，对所获得的梯度信息依次进行低通滤波和积分处理，并以经积分处理后的信号和激励信号相加作为新的输入信号，直到搜索到开关阀死区临界值。
有益效果
与现有技术相比较：
1、对于受电弓气囊的开关阀门，不需进行手动测试开关阀门的死区值，可以进行自动测试，实时的将阀门的死区控制补偿值提供给受电弓主动控制单元，动态地消除控制系统的静态残差，提高系统控制精度。
极值搜索算法是基于梯度的自适应算法，适用于具有极大值或极小值的系统寻找极值的过程。它是不依赖于模型的算法，算法本身不需知道系统输入输出的对应关系，从而提高了算法的鲁棒性和有效性。在开关阀门的控制死区的检测当中，控制死区的临界点是未知的，现有技术是采用普通的对开关阀门的控制信号进行单纯地累加，如果系统具有较强的滞后特性，将很有可能出现死区补偿值超调甚至引发控制系统震荡，损害控制效果。本发明采用极值搜索算法与累加法相对比，具有响应快，输出自适应的特点克服了由于系统滞后而带来的控制系统震荡的缺点。2、采用本发明所述方法可以忽略受电弓种类的不同，忽略不同厂家阀门之间的性能差异。可以适应在不同工况下，对阀门死区的检测获得对主动控制输出的补偿值。同时本发明中包含的状态机可以有效地对控制系统状况进行描述，具有更强的鲁棒性与逻辑性。
附图说明
图1是本发明所述补偿方法的原理框图；
图2是本发明中开关阀死区检测与补偿方法的结构示意图；
图3是开关阀门死区范围的示意图；
图4是本发明中开关阀死区检测与补偿方法的系统状态机的状态转移规则图；
图5是本发明中开关阀死区检测与补偿方法中死区估计部分的极值搜索原理图；
图6是本发明中开关阀死区检测与补偿方法中死区估计部分的极值搜索改进后的原理仿真图；
图7是采用本方法和没有采用本方法的受电弓主动控制在气囊充气过程中的效果对比图；
图8是采用本方法和没有采用本方法的受电弓主动控制在气囊放气过程中的效果对比图；
图9是针对图7充气过程中，主动控制器的未补偿输出与死区估计单元的补偿输出的关系图；
图10是针对图8放气过程中，主动控制器的未补偿输出与死区估计单元的补偿输出的关系图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
参见图6，一种受电弓气囊开关阀控制死区的自动检测方法，利用极值搜索算法进行死区检测，以受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号作为输入信号，经过线性变换后输入高通滤波器滤去直流成分后，再经过解调信号获取梯度信息，对所获得的梯度信息依次进行低通滤波和积分处理，并以经积分处理后的信号和激励信号相加作为新的输入信号，直到搜索到开关阀死区临界值，以使得受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号使受电弓升弓气囊压强达到目标值。
图3是开关阀门死区范围的示意图，当控制信号落入-dmin和dmin之间的红色区域时，受电弓气囊的开关阀门处于欠驱动状态，气囊无气流输入或气流输出。
所述线性变换通过采用增益为4～10的放大器实现。
所述激励信号为sin(ωt)，且sin(ωt)为所述解调信号，a为激励信号幅值，取值为0.01～0.05；ω为激励信号的角频率，取值为500Hz～3000HZ。
激励信号幅值与开关阀门的死区临界点密切相关，要小于开关阀门的控制死区临界值；
激励信号的角频率与主动控制器的控制周期相关；
高通滤波和低通滤波的截止周期分别为THP、TLP，THP为1/50～1/200，TLP为1/30～1/90，且积分处理中的增益为k，取值为3～8。
如图1和图2所示，一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法，包括以下几个步骤：
步骤1：开启受电弓主动控制系统和开关阀死区检测，获取受电弓气囊目标压强r以及开关阀死区初始检测值；
所述开关阀包括充气阀和排气阀；
步骤2：实时采集受电弓气囊压强P，若P与r不相等，则以上一次的开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿，若相等，则受电弓主动控制系统处于稳压状态，结束补偿；
步骤3：判断当前受电弓气囊压强P是否与目标压强相等，若相等，则受电弓主动控制系统处于稳压状态，结束补偿；否则，依据当前受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u和当前受电弓气囊压强P进行开关阀死区检测，并以开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿；
其中，所述开关阀死区检测值采用上述的一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动检测方法获取。
建立控制系统有限状态机，确定当前控制系统状态。根据若干个周期内的压强目标值r、受电弓气囊压强P，主控制单元的未补偿输出值u判断系统当前所处状态，从而决定充(排)气阀死区估计单元是否开始工作以及逻辑选择器的选择。
一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿系统，包括：
受电弓气囊压强设置单元，用于设置受电弓气囊压强目标值；
受电弓主动控制器，用于输出受电弓开关阀控制信号；
状态机，用于设定受电弓控制系统状态转移规则；
开关阀死区检测单元，用于搜索开关阀死区临界值；
逻辑选择器，依据受电弓气囊压强目标值、实时值以及受电弓主动控制器的输出信号，选择开关阀死区检测值；
受电弓气囊压强实时采集单元，用于实时采集受电弓气囊压强；
补偿单元，用于将逻辑选择器所选的开关阀死区检测值和受电弓主动控制器输出的受电弓开关阀控制信号叠加后，输出至开关阀驱动单元。
所述开关阀死区检测单元包括排气阀死区检测单元和充气阀死区检测单元；
所述排气阀死区检测单元和充气阀死区检测单元均利用极值搜索模块进行死区检测，以受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号作为输入信号，经过线性变换后输入高通滤波器滤去直流成分后，再经过解调信号获取梯度信息，对所获得的梯度信息依次进行低通滤波和积分处理，并以经积分处理后的信号和激励信号相加作为新的输入信号，直到搜索到开关阀死区临界值。
参见图4，为此状态机转移规则。对于此状态机，进一步说明，q4、q5和q6是与死区检测相关的状态，分别表示进气阀死区检测、排气阀死区检测和检测完成状态。q4、q5和q6的转移条件设计要合理，条件过于严格则系统可能难以触发检测条件而不能获得死区估计值，从而使死区估计器失去作用；而如果条件过于容易则系统可能由于扰动而错误地进行死区检测，从而引发系统进行不必要的死区检测过程，会使系统响应变慢甚至引发系统震荡。
在本实施案例中，q2到q4的转移条件为：在连续n周期内u>0且P不变化。u>0表示系统有输入(进气阀需要打开)，而P不变化表示此时的系统输入没有产生效果，说明此输入过小，已经在进气开关阀死区内。
同理q3到q5的转移条件为：在连续n周期内u<0且P不变化。u<0表示系统有输入(排气阀需要打开)，而P不变化表示此时的系统输入没有产生效果，说明此输入过小，已经在排气开关阀死区内。
参见图3，为开关阀门死区分布说明。在此实施方案中，将n设置为3。死区检测完毕后，系统状态机进入q6，除非再次进入死区检测状态q4或q5，死区的估计和输出补偿值将保持不变。
建立死区估计单元，死区估计单元是基于极值搜索算法设计的。参见图6，为本实施方案中基于极值搜索算法的死区估计单元原理图。其中信号发生器表征极值搜索中的试探正弦信号。
在本发明当中，为了选取合适的基于极值搜索算法的死区估计单元参数，采取了先仿真选择参数的大致范围，然后在实际部署时进行微调的方式。参见图5，需要确定的参数包括激励信号幅值a、a越大极值搜索的速度越快，但是极值搜索输出的震荡越大。k为积分器增益而且k的正负与极值搜索的方向相关，k＞0时，极值搜索对图5所示中的系统输出y极大值进行搜索；k＜0时，极值搜索对图5所示中的系统输出y的极小值进行搜索。
参见图6，基于极值搜索算法的死区估计单元的matlab仿真验证阶段，首先设置激励信号幅值a，考虑到一般情况下，正常的开关阀门的死区范围一般不会超过10％的PWM占空比，所以设置a为0.01。表示每次进行试探时，每次的波动在0.01左右相当于以1％的PWM占空比。激励信号的角频率ω不能超过阀门的工作频率极限，这样才能够使得阀门处于正常工作状态下，在仿真中设置ω为500HZ。通过仿真，不断进行参数整合，确定了高通滤波器截止周期THP为低通滤波器截止周期为积分器增益k为5。考虑到极值搜索算法可在不依赖系统模型的前提下寻找系统极值，但前提条件是系统输出y会随着输入u的变化而变化从而获得梯度信息。然而开关阀门控制死区并不具备这种条件，即在死区的范围内，如何输入u如何变化，阀门的输出始终为0。因此在本发明中，将图5的系统模型y＝f(x,u)设置为常数Θ，即部分的输入与输出成线性关系，从而保证极值搜索的梯度方向为固定可控的。
di和do的获取过程，当状态机处于q2或者q4时，死区检测模块进行进气阀门死区补偿。当状态机M处于q2，进气阀门死区检测单元未被激活，逻辑选择器根据原有的死区补偿值(上次进气阀死区检测时，获得的输出补偿值)进行补偿。当状态机满足转移条件，从q2转移至q4后，进气阀门死区检测单元被激活，此时状态机M将Enable信号设置为1，dir信号设置为1.进气阀门死区检测单元开始工作。进气死区开始检测时，固定的梯度值ξ使得进气死区检测单元输出di逐渐增大。同时逻辑选择器将di赋给ud，进气阀的工作点逐渐向图3中的dmin点靠近，当阀门工作点一旦越过dmin，气囊开始有气体充入，气囊压强P开始增加，随着P的增加，主动控制单元的未补偿输出u开始减小使得系统补偿后的输出保持相对不变，气囊会以一定的速度保持充气。随着这一过程的持续，气囊压强P最终达到当前目标值r，系统未补偿输出u变为0。此时状态机M跳至q6，Enable信号变为0，dir信号变为0，进气阀门死区检测结束，逻辑选择器记录下当前di作为下次进入q2时的补偿值ud。同理，排气阀门的死区补偿值的获得过程与之相似。
当状态机M处于q3，排气阀门死区检测单元未被激活，逻辑选择器根据原有的死区补偿值(上次排气阀死区检测时，获得的输出补偿值)进行补偿。当状态机满足转移条件，从q3转移至q5后，排气阀门死区检测单元被激活，此时状态机M将enable信号设置为1，dir信号设置为-1.排气阀门死区检测单元开始工作。排气死区开始检测时，固定的梯度值ξ使得排气死区检测单元输出do逐渐增大。同时逻辑选择器将d0赋给ud，排气阀的工作点逐渐向图3中的-dmin点靠近，当阀门工作点一旦越过-dmin，气囊开始有气体排出，气囊压强P开始减小，随着P的减小，主动控制单元的未补偿输出u开始增大使得系统补偿后的输出保持相对不变，气囊会以一定的速度保持排气。随着这一过程的持续，气囊压强P最终达到当前目标值r，系统未补偿输出u变为0。此时状态机M跳至q6，enable信号变为0，dir信号变为0，排气阀门死区检测结束，逻辑选择器记录下当前d0作为下次进入q5时的补偿值ud。
图7，图8，图9，图10均为本案例中进行搜索时效果图。参见图7和图9。
在图7中t＝1.3秒时，主动控制系统希望进气开关阀门工作，进行气囊充气，然而此时开关阀门处于欠驱动状态，死区检测模块中状态机将此时的系统状态定义为q4，充气开关阀门的死区检测开始，采用本方法的主动控制消除了由开关阀门死区带来的控制残差。
如图9所示，t＝1.3秒时，充气阀门的死区补偿值从0开始进行增长性搜索，并同步地将补偿值累加在主动控制器的未补偿输出上面，直到气囊压强P到达气囊压强目标值r，状态机响应，结束死区检测。
参见图8和图10。
在图8中t＝5.5秒时，主动控制系统希望排气开关阀门工作进行气囊排气，然而此时开关阀门处于欠驱动状态，死区检测模块中状态机将此时的系统状态定义为q5，排气开关阀门的死区检测开始，采用本方法的主动控制消除了由开关阀门死区带来的控制残差。
如图10所示，t＝5.5秒时，排气阀门的死区补偿值从0开始进行减少性搜索，并同步地将补偿值累加在主动控制器的未补偿输出上面，直到气囊压强P到达气囊压强目标值r，状态机响应，结束死区检测。
逻辑选择单元。该单元配合死区检测单元一起工作，位于死区检测单元后端，通过对当前主动控制单元的未补偿输入进行逻辑分析，判断当前补偿值与未补偿输出之和是否超过1，如果超幅的话，进行限值同时保证系统补偿不会损害主动控制的效果。同时在系统状态机处于q1、q2、q3和q6状态时，阀门的死区补偿值为从逻辑选择单元中存储的上次搜索完成的死区补偿值。如图9和图10所示，当时间t＝3s，t＝4s和t＝7s时，死区补偿值均是由逻辑选择单元给出。
参见图7和图8，通过对比可以发现，受电弓气囊压强的控制残差，由于本方案的实施已经得到很好的改善，受电弓主动控制的效果得以优化。
本发明中应用了具体实施例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对发明的限制。

Claims (8)

1.一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤1：开启受电弓主动控制系统和开关阀死区检测，获取受电弓气囊目标压强r以及开关阀死区初始检测值；
所述开关阀包括充气阀和排气阀；
步骤2：实时采集受电弓气囊压强P，若P与r不相等，则以上一次的开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿，若相等，则受电弓主动控制系统处于稳压状态，结束补偿；
步骤3：判断当前受电弓气囊压强P是否与目标压强相等，若相等，则受电弓主动控制系统处于稳压状态，结束补偿；否则，依据当前受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u和当前受电弓气囊压强P进行开关阀死区检测，并以开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿；
其中，所述开关阀死区检测值的获取方法为：
利用极值搜索算法进行死区检测，以受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号作为输入信号，经过线性变换后输入高通滤波器滤去直流成分后，再经过解调信号获取梯度信息，对所获得的梯度信息依次进行低通滤波和积分处理，并以经积分处理后的信号和激励信号相加作为新的输入信号，直到搜索到开关阀死区临界值，以使得受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号使受电弓升弓气囊压强达到目标值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性变换通过采用增益为4～10的放大器实现。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激励信号为asin(ωt)，且sin(ωt)为所述解调信号，a为激励信号幅值，取值为0.01～0.05；ω为激励信号的角频率，取值为500Hz～3000HZ。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，高通滤波和低通滤波的截止周期分别为THP、TLP，THP为1/50～1/200，TLP为1/30～1/90，且积分处理中的增益为k，取值为3～8。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述步骤2中对开关阀驱动信号进行补偿包括以下两种情况：
当P＜r时，以上一次的充气阀死区检测值作为开关阀驱动信号的补偿值；
当P＞r时，以上一次的排气阀死区检测值作为开关阀驱动信号的补偿值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中依据当前受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u和当前受电弓气囊压强P进行开关阀死区检测，并以开关阀死区检测值对开关阀驱动信号进行补偿的具体过程如下：
对受电弓主动控制器输出的开关阀驱动信号u的取值标定为-1～1；
当连续n周期内u<0且P不变化时，不断进行排气阀死区检测，并以排气阀死区当前检测值作为开关阀驱动信号进行补偿，直到受电弓气囊压强P等于r，结束开关阀死区检测，获取最新开关阀死区检测值，返回步骤2；
当连续n周期内u>0且P不变化时，不断进行充气阀死区检测，并以充气阀死区当前检测值作为开关阀驱动信号进行补偿，直到受电弓气囊压强P等于r，结束开关阀死区检测，获取最新开关阀死区检测值，返回步骤2。
7.一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿系统，其特征在于，包括：
受电弓气囊压强设置单元，用于设置受电弓气囊压强目标值；
受电弓主动控制器，用于输出受电弓开关阀控制信号；
状态机，用于设定受电弓控制系统状态转移规则；
开关阀死区检测单元，用于搜索开关阀死区临界值；
逻辑选择器，依据受电弓气囊压强目标值、实时值以及受电弓主动控制器的输出信号，选择开关阀死区检测值；
受电弓气囊压强实时采集单元，用于实时采集受电弓气囊压强；
补偿单元，用于将逻辑选择器所选的开关阀死区检测值和受电弓主动控制器输出的受电弓开关阀控制信号叠加后，输出至开关阀驱动单元。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述开关阀死区检测单元包括排气阀死区检测单元和充气阀死区检测单元；
所述排气阀死区检测单元和充气阀死区检测单元均利用极值搜索模块进行死区检测，以受电弓主动控制器输出的开关阀控制信号作为输入信号，经过线性变换后输入高通滤波器滤去直流成分后，再经过解调信号获取梯度信息，对所获得的梯度信息依次进行低通滤波和积分处理，并以经积分处理后的信号和激励信号相加作为新的输入信号，直到搜索到开关阀死区临界值。
CN201611206693.5A 2016-12-23 2016-12-23 一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统 Expired - Fee Related CN106828112B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611206693.5A CN106828112B (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611206693.5A CN106828112B (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106828112A CN106828112A (zh) 2017-06-13
CN106828112B true CN106828112B (zh) 2018-11-20

Family

ID=59135377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611206693.5A Expired - Fee Related CN106828112B (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106828112B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107748511B (zh) * 2017-09-26 2020-02-21 南京航空航天大学 基于四开关阀同开策略的气动位置控制系统
CN111367173B (zh) * 2020-03-06 2021-06-25 西南交通大学 一种基于状态估计的高速铁路受电弓鲁棒预测控制方法
CN112660195B (zh) * 2021-01-04 2023-03-28 中车青岛四方车辆研究所有限公司 机车制动控制系统的压力控制补偿方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081598A (zh) * 2006-05-29 2007-12-05 费弗莱运输公司 受电弓的控制系统,实施方法以及该系统的控制模块
CN101612896A (zh) * 2009-07-30 2009-12-30 西南交通大学 一种受电弓运动控制系统
CN104590032A (zh) * 2014-11-28 2015-05-06 南车株洲电力机车有限公司 电力机车及受电弓控制装置及方法
CN106227040A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 哈尔滨工业大学 基于极值控制的伺服系统输入补偿方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102836942A (zh) * 2012-09-24 2012-12-26 中南大学 一种对液压阀死区进行补偿的高响应液压同步回路
WO2015112174A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 Norgren, Inc. Improved multistage pantograph retraction apparatus and related method
US9625274B2 (en) * 2014-03-28 2017-04-18 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Time-varying extremum seeking for controlling vapor compression systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081598A (zh) * 2006-05-29 2007-12-05 费弗莱运输公司 受电弓的控制系统,实施方法以及该系统的控制模块
CN101612896A (zh) * 2009-07-30 2009-12-30 西南交通大学 一种受电弓运动控制系统
CN104590032A (zh) * 2014-11-28 2015-05-06 南车株洲电力机车有限公司 电力机车及受电弓控制装置及方法
CN106227040A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 哈尔滨工业大学 基于极值控制的伺服系统输入补偿方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106828112A (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106828112B (zh) 一种受电弓升弓气囊开关阀控制死区自动补偿方法与系统
CN107147342B (zh) 一种感应电机参数辨识系统及方法
CN106476629B (zh) 一种基于empc的高速铁路受电弓的主动控制方法及系统
CN112016395A (zh) 一种基于cgan-cnn的同步电机转子匝间短路故障判别方法
US20040169495A1 (en) Estimating apparatus and method of input and output enabling powers for secondary cell
CN103501150B (zh) 一种内嵌式永磁同步电机参数辨识装置及方法
CN108696210A (zh) 基于参数辨识的直流电机电流环控制器参数自整定方法
CN109034390B (zh) 基于bp神经网络三维磁特性测量的相角幅值pid自适应方法
CN107294527A (zh) 同步旋转坐标系锁相环及其测试方法、装置
CN109058151A (zh) 一种基于预测模型的离心压缩机防喘振控制方法
CN105572572A (zh) 基于wknn-lssvm的模拟电路故障诊断方法
CN106227964B (zh) 基于扩张状态观测器的迟滞非线性系统参数辨识方法
CN108012401A (zh) 射频阻抗匹配方法、匹配器和半导体处理装置
CN105406741B (zh) 一种三相电网电压不平衡时pwm整流器模糊滑模变结构控制方法
CN108493947A (zh) 电压暂降补偿方法和装置
CN101377666B (zh) 大功率激光器的控制方法
Escobar-Naranjo et al. Experimental Validation of Extremum Seeking Control for a Midsize Hydrostatic Transmission Wind Turbine
CN107807531A (zh) 一种用于超磁致伸缩跟踪平台的自适应逆跟踪控制方法
CN106406100A (zh) 基于模糊自整定单神经元pid控制的转子动平衡控制系统及其方法
Brandstetter Sensorless control of DC drive using artificial neural network
CN109407513A (zh) 气动人工肌肉关节的基于迭代反馈整定的跟踪控制方法
CN105897104A (zh) 一种异步电机转子时间常数调节方法
CN108019289A (zh) 一种电控发动机自适应标定控制方法
CN103631991B (zh) 原动机调速系统参数辨识系统及方法
CN113794198B (zh) 抑制宽频振荡的方法、装置、终端及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181120

Termination date: 20191223