CN112977085A - 重型轨道电驱动系统行驶控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轮边电驱重型轨道运输装置的行驶控制领域,公开了一种重型轨道电驱动系统行驶控制方法,电驱重型轨道运输装置采用轮边驱动方式,车轮在运输装置两侧均匀分布;控制方法包括上层速度控制和下层驱动电机转矩分布控制;上层速度控制:获取各轮边驱动电机的转速;计算出电驱重型轨道运输装置的行驶速度;对电驱重型轨道运输装置的行驶速度进行闭环控制;轮边电机驱动转矩协同控制;下层驱动电机转矩分布控制包括对于偏离侧轮边电机驱动转矩调整和对于趋向侧轮边电机驱动转矩调整。解决了轮边电驱重型轨道运输装置在直线行驶过程中出现的偏向问题,避免轮轨应力过大。
Description
技术领域
本发明涉及轮边电驱重型轨道运输装置的行驶控制领域,具体涉及一种重型轨道电驱动系统行驶控制方法。
背景技术
本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术,仅仅是用于说明和便于理解本发明的发明内容,不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。
重型轨道运输装置通常应用于大吨位载重运输工程项目中。目前电力传动技术在重型轨道运输装置上得到了广泛应用。
通常重型轨道运输装置的行驶轨迹以直线为主。在直线行驶过程中受外界因数及驱动离散性的影响有可能发生运行轨迹偏向问题。当问题发生时,如果不加以控制将会导致异常的轮轨接触并产生不期望的机械应力。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种重型轨道电驱动系统行驶控制方法,本发明方法解决了轮边电驱重型轨道运输装置在直线行驶过程中出现的偏向问题,避免轮轨应力过大。
一种重型轨道电驱动系统行驶控制方法,电驱重型轨道运输装置采用轮边驱动方式,轮边驱动电机在运输装置两侧均匀分布,每个轮边驱动电机对应驱动一个或一组车轮,车轮在运输装置两侧均匀分布;所述的控制方法包括上层速度控制和下层驱动电机转矩分布控制。
进一步的,所述的轮边驱动电机总数不小于10台。
进一步的,上层速度控制包括如下步骤:
获取各轮边驱动电机的转速;
根据所述的各轮边驱动电机的转速计算出所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度;对所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度进行闭环控制;
轮边电机驱动转矩协同控制。
进一步的,所述的下层驱动电机转矩分布控制包括对于偏离侧轮边电机驱动转矩调整;
进一步的,所述的下层驱动电机转矩分布控制包括对于趋向侧轮边电机驱动转矩调整。
进一步的,根据所述的各轮边驱动电机的转速计算出所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度具体包括如下步骤:
轮边驱动电机数量为n时,各电机转速为V1~Vn,去除上述电机转速中转速较高的前20%~30%数量的轮边电机的速度,所述的前20%~30%数量的轮边电机数量取整数,去除上述电机转速序列中转速较低的后20%~30%数量的轮边电机的速度,所述的后20%~30%数量的轮边电机数量取整数,对剩余电机的转速取平均值,并乘以对应的速比K折算成运输装置的实际行驶速度。
进一步的,所述的闭环控制包括如下步骤:
求取运输装置的期望行驶速度和实际行驶速度的差值,经过比例/积分运算(PI运算)得到运输装置的总输出转矩Tsum,并对该输出转矩依据轮边驱动电机数量进行最大值限幅,限幅值为Tmax;
Tmax=Tmotor*n;
Tmotor为驱动电机额定转矩;
n为驱动电机数量。
进一步的,所述的轮边电机驱动转矩协同控制;轮驱动电机初始转矩为运输装置的总输出转矩采取平均值处理,得到各车轮驱动电机初始转矩;
T初始n=Tsum/n(1);
T初始n为车轮驱动电机初始转矩;
n为驱动电机数量。
进一步的,对于偏离侧轮边电机驱动转矩调整采用如下公式进行:
Tn=T初始n×(1-(0.2~0.3)*D/Dmax)(2)
T初始n为车轮初始转矩;
Dmax为轮心和轨道中心的中心距可能达到的最大偏差值,5-20cm。
进一步的,对于趋向侧轮边电机驱动转矩调整采用如下公式进行:
Tn=T初始n×(1+(0.2~0.3)*D/Dmax)(3)
T初始n为车轮初始转矩;
Dmax为轮心和轨道中心的中心距的最大值,5-20cm。
本发明实施例具有如下有益效果:
本发明提供了轮边电驱重型轨道运输装置直线行驶偏向控制方法,该方法旨在解决轮边电驱重型轨道运输装置在直线行驶过程中出现的偏向问题,避免了轮轨应力过大。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请进行进一步的介绍。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,在下述说明中,不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。不同实施例之间可以替换或者合并组合,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些实施例获得其他的实施方式。
一种重型轨道电驱动系统行驶控制方法,电驱重型轨道运输装置采用轮边驱动方式,轮边驱动电机在运输装置两侧均匀分布,且轮边驱动电机总数不小于10台,每个轮边驱动电机对应驱动一个或一组车轮,车轮在运输装置两侧均匀分布;所述的控制方法包括上层速度控制和下层驱动电机转矩分布控制;
上层速度控制包括如下步骤:
获取各轮边驱动电机的转速;
根据所述的各轮边驱动电机的转速计算出所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度;对所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度进行闭环控制;
轮边电机驱动转矩协同控制;
所述的下层驱动电机转矩分布控制包括对于偏离侧轮边电机驱动转矩调整和对于趋向侧轮边电机驱动转矩调整。
在本发明的一些实施例中,根据所述的各轮边驱动电机的转速计算出所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度具体包括如下步骤:
轮边驱动电机数量为n时,各电机转速为V1~Vn,去除上述电机转速中转速较高的前20%~30%数量的轮边电机的速度,所述的前20%~30%数量的轮边电机数量取整数,去除上述电机转速序列中转速较低的后20%~30%数量的轮边电机的速度,所述的后20%~30%数量的轮边电机数量取整数,对剩余电机的转速取平均值,并乘以对应的速比K折算成运输装置的行驶速度。速比K由减速机构速比及车轮滚动半径等因素决定。
在本发明的一些实施例中,所述的闭环控制包括如下步骤:
求取运输装置的期望行驶速度和实际行驶速度的差值,经过比例/积分运算(PI运算)得到运输装置的总输出转矩Tsum,并对该输出转矩依据轮边驱动电机数量进行最大值限幅,限幅值为Tmax。
Tmax=Tmotor*n;
Tmotor为驱动电机额定转矩;
n为驱动电机数量。
例如:期望行驶速度为10m/min和实际行驶速度为6m/min,其该时刻差值为4m/min,经过PI运算后,此时得到运输装置的总输出转矩Tsum为最大值限幅值Tmax(在20台驱动电机构成的系统中,驱动电机额定转矩500Nm,则Tmax=10000Nm)。
在本发明的一些实施例中,所述的轮边电机驱动转矩协同控制;
轮驱动电机初始转矩为运输装置的总输出转矩采取平均值处理,得到各车轮驱动电机初始转矩:
T初始n=Tsum/n(1);
T初始n为车轮驱动电机初始转矩;
例如:在20台驱动电机构成的系统中,当Tsum=10000Nm时,T初始n=10000Nm/20=500Nm。
在本发明的一些实施例中,对于偏离侧轮边电机驱动转矩调整采用如下公式进行:
Tn=T初始n×(1-(0.2~0.3)*D/Dmax)(2)
T初始n为车轮初始转矩。
Dmax为轮心和轨道中心的中心距可能达到的最大偏差值,5-20cm。
例如:当偏离侧车轮1的驱动电机其T初始n=300Nm时,D为3cm,Dmax为10cm,则Tn=300Nm×(1-0.3*3cm/10cm)=273Nm。
在本发明的一些实施例中,对于趋向侧轮边电机驱动转矩调整采用如下公式进行:
Tn=T初始n×(1+(0.2~0.3)*D/Dmax)(3)
T初始n为车轮初始转矩。
Dmax为轮心和轨道中心的中心距的最大值,5-20cm。
例如:当趋近侧车轮1的驱动电机其T初始n=300Nm时,D为3cm,Dmax为10cm,则Tn=300Nm×(1+0.3*3cm/10cm)=327Nm。
本发明中涉及的轮边电驱重型轨道运输装置采用了整车上层速度控制,各轮边驱动电机转矩分布控制的驱动控制方法。
本发明中涉及的轮边电驱重型轨道运输装置检测到直线运行轨迹偏离标准值后,对两侧轮边电机驱动转矩进行动态调节,实现对行驶轨迹的纠偏。
本发明中定义了行驶轨迹偏离值与轮边电机驱动转矩调节值的数学关系。
应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上介绍仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,电驱重型轨道运输装置采用轮边驱动方式,轮边驱动电机在运输装置两侧均匀分布,每个轮边驱动电机对应驱动一个或一组车轮,车轮在运输装置两侧均匀分布;所述的控制方法包括上层速度控制和下层驱动电机转矩分布控制。
2.根据权利要求1所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,所述的轮边驱动电机总数不小于10台。
3.根据权利要求2所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,上层速度控制包括如下步骤:
获取各轮边驱动电机的转速;
根据所述的各轮边驱动电机的转速计算出所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度;对所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度进行闭环控制;
轮边电机驱动转矩协同控制。
4.根据权利要求2所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,所述的下层驱动电机转矩分布控制包括对于偏离侧轮边电机驱动转矩调整。
5.根据权利要求2所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,所述的下层驱动电机转矩分布控制包括对于趋向侧轮边电机驱动转矩调整。
6.根据权利要求5所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,根据所述的各轮边驱动电机的转速计算出所述的电驱重型轨道运输装置的行驶速度具体包括如下步骤:
轮边驱动电机数量为n时,各电机转速为V1~Vn,去除上述电机转速中转速较高的前20%~30%数量的轮边电机的速度,所述的前20%~30%数量的轮边电机数量取整数,去除上述电机转速序列中转速较低的后20%~30%数量的轮边电机的速度,所述的后20%~30%数量的轮边电机数量取整数,对剩余电机的转速取平均值,并乘以对应的速比K折算成运输装置的实际行驶速度。
7.根据权利要求3所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,所述的闭环控制包括如下步骤:
求取运输装置的期望行驶速度和实际行驶速度的差值,经过比例/积分运算(PI运算)得到运输装置的总输出转矩Tsum,并对该输出转矩依据轮边驱动电机数量进行最大值限幅,限幅值为Tmax;
Tmax=Tmotor*n;
Tmotor为驱动电机额定转矩;
n为驱动电机数量。
8.根据权利要求5所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,所述的轮边电机驱动转矩协同控制;轮驱动电机初始转矩为运输装置的总输出转矩采取平均值处理,得到各车轮驱动电机初始转矩;
T初始n=Tsum/n(1);
T初始n为车轮驱动电机初始转矩;
n为驱动电机数量。
9.根据权利要求4所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,对于偏离侧轮边电机驱动转矩调整采用如下公式进行:
Tn=T初始n×(1-(0.2~0.3)*D/Dmax)(2)
T初始n为车轮初始转矩;
Dmax为轮心和轨道中心的中心距可能达到的最大偏差值,5-20cm。
10.根据权利要求5所述的重型轨道电驱动系统行驶控制方法,其特征在于,对于趋向侧轮边电机驱动转矩调整采用如下公式进行:
Tn=T初始n×(1+(0.2~0.3)*D/Dmax)(3)
T初始n为车轮初始转矩;
Dmax为轮心和轨道中心的中心距的最大值,5-20cm。
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