电气化铁路分区所再生制动能量利用系统及其控制策略

电气化铁路发展迅速,其牵引能耗高、再生制动能量利用率低等问题日益突出。为有效提高电气化铁路再生制动能量利用效率,实现电气化铁路节能减排,该文研究一种分区所再生制动能量利用系统及其控制策略。首先,基于典型重载和高速铁路实测负荷数据分析,提出基于功率融通和储能的分区所再生制动能量利用系统,并分析其运行原理。为保证再生制动能量利用系统在电气化铁路复杂负荷工况下实现再生制动能量的高效利用,提出一种含能量管理层与变流器控制层的双层控制策略。其中,能量管理层接收来自相邻变电所的实时测量信息,基于变电所工况及系统模式管理,执行能量管理策略计算得到系统运行参考功率。变流器控制层跟踪能量管理层给出的参考功率协调控制变流器,实现电气化铁路的潮流管理。最后,通过仿真验证所提分区所再生制动能量利用系统及其控制策略的正确性与有效性。结果表明,所提出的分区所再生制动能量利用系统及控制策略能够有效实现电气化铁路再生制动能量的转移利用与储能利用,提高再生制动能量利用率,有助于电气化铁路节能高效运行。

大众迈腾轿车制动灯系统典型故障诊断与排除

随着轿车智能化广泛应用,面对轿车灯光控制系统故障,不规范的诊断及处理将造成许多麻烦和损失。正确的故障诊断及维修,建立在获取与故障有关信息基础之上,依据轿车灯光系统、CAN总线系统原理及电路控制逻辑,科学分析,采用合理步骤进行诊断和检测,实现安全、高效、精准排故。

汽车电子机械制动系统的ABS自抗扰控制

为解决传统车辆液压制动系统响应滞后、ABS存在滑移率非线性等问题,设计了一种“行星齿轮减速机构+滚珠丝杠+活塞”的电子机械制动执行器方案,提出一种基于滑移率的ABS自抗扰控制策略,使电子机械制动系统能够快速、准确地调节各个车轮的制动力,有效满足ABS的要求。运用Matlab/Simulink验证执行器的响应性能,分别在2种路面工况下进行ABS制动过程的仿真。研究结果表明:自抗扰控制对于系统内外部扰动具有较强的鲁棒性,能保证车辆的前、后轮滑移率更快稳定在目标滑移率处,有效减少了车辆的制动时间与制动距离。

基于神经网络的自动空气制动系统仿真研究

通过分析空气制动试验数据研究10 000 t重载列车空气制动系统的空气传递特性,提取影响空气制动系统关键部件(列车管、副风缸和制动缸)的神经网络特征,建立一种基于神经网络的自动空气制动系统仿真模型。将模型作为制动激励输入纵向动力学模型,并将纵向动力学模型的预测结果与浩吉西峡东站—襄州北站铁路10 000 t重载列车的实际运行结果进行对比验证。研究结果表明:10 000 t重载列车的制动和缓解信号从机车向远端车辆传递,随着传递距离增加,传递速度几乎不变,但传递强度有所衰减;基于神经网络的制动系统仿真模型能预测10 000 t重载列车常用制动减压50 kPa工况的列车管、副风缸和制动缸风压变化,预测精度高达99.9%,在相同计算步长下,计算效率较传统的流体力学仿真模型提升了2 938倍,具有广阔的工程应用前景。

集成式电液制动系统自适应压力控制

针对集成式电液制动系统(integrated electro-hydraulic brake system,IEHB)存在的复杂液压非线性特性和时变摩擦干扰,提出一种自适应压力控制策略。外环压力控制器引入液压特性的动态线性化模型并基于滑模观测器对模型参数实时辨识实现对非线性液压特性的自适应。内环伺服控制器采用基于压力的连续摩擦补偿和反步动态面控制应对传动机构摩擦阻碍。硬件在环实验结果表明,与现有的先进级联压力控制相比,设计的压力控制策略在多种工况下均表现出更高的控制精度和鲁棒性,并显著提升了IEHB在不同液压回路结构下的压力控制效果。

考虑多维非线性扰动的电子助力制动系统自适应压力控制

针对电子助力制动系统(EBBS)面临的机-电-液多维非线性扰动问题,提出了一种自适应压力控制策略。外层液压控制器引入自适应径向基函数神经网络和鲁棒滑模理论克服液压时变不确定性,中间层位置控制器采用Karnopp摩擦前馈补偿和滑模控制应对传动机构非线性摩擦阻碍,内层电流控制器通过李雅普诺夫理论解决电机电磁特性耦合问题。仿真和硬件在环试验结果表明,设计的压力控制策略能够在多种工况中将EBBS主动制动稳态压力跟随误差维持在0.15MPa之内。

汽车电子机械制动系统制动执行器分析

制动执行器作为汽车电子机械制动系统的重要组成部分,负责实施制动操作,确保车辆的安全与稳定。该文概述汽车电子机械制动系统,介绍汽车电子机械制动系统制动执行器类型及特点,指出汽车电子机械制动系统制动执行器存在问题,包括高温问题、噪声与振动问题及可靠性问题,并提出解决措施,以提升汽车电子机械制动系统的效能。

基于“布鲁姆认知—成果导向”的“机车制动系统”课程教学模式研究

文章针对“机车制动系统”课程中存在的教学模式单一,教学资源缺乏系统性,教学评价不全面等问题,进一步将先进的教育理念深度地融入混合型教学中,提出一种基于布鲁姆认知目标理论和成果导向教育理念的“机车制动系统”课程教学模式研究,研究结果表明对该课程进行改革与实践研究具有非常大的意义,可以为其他专业核心课程的建设与改革做一次有益的探索和尝试。

汽车制动器系统稳定性响应的不确定性和相关性分析

在制动噪声现象中,汽车制动器系统参数不可避免地存在着不确定性和相关性,使得系统响应亦可能同时存在一定的不确定性和相关性,针对该问题开展了制动器系统稳定性响应的不确定性和相关性分析研究。采用多椭球凸模型描述系统参数的不确定性和相关性,以不稳定模态阻尼比表征系统稳定性响应。将多椭球凸模型分别与蒙特卡罗仿真、一阶摄动法和二阶摄动法相结合,提出了三种系统稳定性响应的不确定性分析方法;结合蒙特卡罗仿真和一阶摄动法,分别提出了两种系统不确定响应的相关性分析方法;基于不确定性和相关性分析方法,提出了建立系统响应椭球域的组合方法。通过算例分析验证了方法的有效性。分析结果表明,所提出的方法可有效地求得系统稳定性响应的边界区间、相关系数和椭球域,并且该方法具有较高的计算精度和效率。

集成式电子液压线控制动系统建模与仿真

为了解决线控制动系统模型复杂、仿真困难等问题,文章针对一款常见的集成式电子液压线控制动(integrated electronic hydraulic brake,I-EHB)系统,推导其数学模型并进行仿真分析;在MATLAB/Simulink中搭建线控制动系统的仿真模型,设计比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)制动控制器,实现对集成式电子液压线控制动系统的压力控制。仿真结果表明:该线控制动系统在PID控制器作用下实际输出压力值能够较好地跟随理想压力值,可以提供较好的制动效果。该文的研究对于线控底盘的开发具有积极推动作用。

基于AMESim汽车制动液压系统特性建模分析

制动液压系统是整车液压系统的关键部件,直接影响新车安全。根据车辆制动系统需求,对行车和停车两种制动液压系统的原理进行分析,在此基础上设计确定制动系统中制动器、制动泵、蓄能器、系统压力等主要结构单元的关键参数;基于AMEsim搭建制动液压系统的分析模型,对液压系统中蓄能器充液过程进行分析,研究充液阀溢流值与蓄能器充液压力之间的关系;对系统工作性能进行分析。采用液压测试系统对某实际车辆制动液压系统的工作过程进行测试,以验证前述分析的准确性。结果可知:充液阀中溢流阀的开启压力直接决定充液阀的功能是否能够实现,需综合考虑系统的最高充压和充液阀的充液速率;不同压力结果表明,所研究的制动系统溢流阀开启值最佳值为16.5MPa;实测结果为16.1MPa,与仿真分析结果误差为2.5%,同时变化规律也保持一致,表明前述分析的准确性,为同类设计提供参考。

基于ABS+ESC混合动力商用车制动系统的开发应用

基于传统底盘的混合动力商用车整车开发流程是在传统防抱死制动系统(ABS)+电子稳定控制(ESC)系统商用车开发流程的基础上,将传统的燃油发动机制动系统与传统商用车二类底盘做匹配的过程。文章详细阐述了混合动力制动系统在传统燃油制动系统增加纯电模式,匹配电控空压机、电控空气干燥器、ABS+ESC的设计、储气筒容积、电控脚制动阀及管线的匹配设计。通过匹配计算选型,搭载整车通过各种道路试验对制动性能做全方位的试验验证过程及应用。通过对混合动力牵引车的制动系统制动效能的验证及制动时方向稳定性等制动性能方面的试验,发现制动响应时间、制动减速度、制动距离、驻车制动性能及应急制动性能等满足国家法规要求。

基于EP2002制动系统的地铁列车制动仿真控制系统

[目的]为解决EP2002阀内部高度集成,无法实现内部故障注入的问题,设计了一套能够正确反映EP2002制动系统作用机制的地铁车辆制动仿真控制系统,用于地铁列车制动系统的故障仿真与人员培训。[方法]介绍了EP2002阀系统的气路结构与作用机制,从电路部分和气路部分分别阐述了基于EP2002的地铁列车制动仿真控制系统总体方案。基于AMESim仿真软件,分别对EP2002制动系统与地铁列车制动仿真控制系统进行了常用制动与紧急制动下的气路仿真试验,从而验证二者制动特性的一致性。[结果及结论]基于EP2002的地铁列车制动仿真控制系统总体方案使用基本气路元件构建出具有同等特性的EP2002阀等效单元气路。对气路中较为复杂部分,基于容腔充放气的数学模型采用时间步长仿真法使用软件虚拟仿真对其进行等效。使用基于STM32F107单片机的控制单元实现对气路部分的监测与控制,同时负责各个EP2002阀等效单元之间的通信。地铁列车制动仿真控制系统采用与EP2002制动系统相同的组网结构,多个EP2002阀等效单元通过CAN总线与车辆总线组网构建起基于EP2002制动系统的制动仿真控制系统,以较为低廉的成本实现了对整列车制动系统的仿真。AMESim模型仿真结果显示:地铁列车制动仿真控制系统能够以较快的响应速度与较高的控制精度,将制动缸压力控制在目标值,其制动外特性与EP2002制动系统完全一致。

基于模糊推理的线控制动系统意图识别研究

为提高线控制动系统制动意图识别的精准度,同时使其具备更强的制动场景适应能力,设计了一种基于模糊推理算法,由车辆挡位、轮胎转角、制动踏板开度及制动踏板速度作为特征参量,对驾驶员制动意图与车辆行驶场景进行实时推理的制动意图识别策略,并基于各场景下车辆的实际制动需求对线控制动系统管路期望压力数值及其动态特性进行了匹配。该策略采用基于永磁同步电机FOC控制算法的PID闭环压力控制策略对模糊推理模型在不同制动意图与制动场景下所分配期望压力进行实时跟踪的形式,实现了由期望压力到系统管路实际压力的精准转化,成功将不同场景下为期望压力所匹配的压力变化动态特性赋予了管路实际压力,实现了不同场景下线控制动系统实际压力动态特性的差异化控制。最终基于所制定的整体控制策略分别在AMEsim与Simulink内搭建了机械液压模型及控制算法模型并对其进行了制动意图识别与制动压力跟踪联合仿真,从而验证了该策略的有效性与实用性。

有轨电车电子机械制动系统夹紧力控制优化方法

针对有轨电车电子机械制动(EMB)系统,提出一种夹紧力控制优化方法。首先建立EMB系统的数学模型,依据其物理结构及刚度非线性特性,将控制器设计为夹紧力控制层与转速控制两级控制结构。针对夹紧力控制层,仅考虑间隙消除与夹紧力的跟踪控制,采用速度曲线规划与夹紧力非线性PI控制相结合,以在期望时间内实现制动间隙快速消除;针对控制层,将系统中存在不确定扰动等效于综合干扰项,提出一种自适应增益超螺旋算法(AGSTA),提高了电机控制层对未知干扰的鲁棒性及速度跟踪的快速性,减小转速超调,使EMB系统的夹紧力保持一致。仿真及实验结果表明,所提出的夹紧力控制优化方法能够有效地改善系统的控制性能。

能量应急与双泵供能液压制动系统研究

矿用宽体车在极端路况下频繁制动会导致整车负荷多变,造成发动机停转或制动系统压力急剧变化,导致制动系统失效。针对以上问题,提出一种带有能量应急模块的双泵供能液压制动系统。以应急蓄能器作为能量应急模块、发动机与电动机带动油泵组成双泵供能模块为系统供能,具有紧急制动、行车制动等制动方式。对能量应急与双泵供能液压制动系统和传统单泵供能系统进行对比,在AMESim中建立系统仿真模型。结果表明:相比传统单泵供能系统,双泵供能系统首次充液时间减少了0.98 s,能量应急模块与双泵供能模块可相互亢余,保证系统液压油供给;同时中后桥制动响应时间比前桥慢了0.03 s,进一步提高了整车制动稳定性;系统可实现矿用宽体车行驶中的紧急制动。

矿用井下气动单轨吊制动系统设计与应用研究

井下气动单轨吊设备是吊挂在巷道顶板轨道上的一种关键辅助运输设备,为提高其安全输送性能,分析了井下气动单轨吊结构及运行原理,对单轨吊制动系统进行设计,并对制动动作的关键机构进行模拟应用研究。测试结果可以看出,单轨吊制动平稳,行走、制动动作稳定可靠,满足设计要求。

双制动片参数差异对制动系统动力学特性影响研究

为探究双制动片参数差异对制动系统动力学特性的影响,以双自由度制动片振动模型为基础,建立双制动片制动系统动力学模型。调整两制动片之间参数差异,分析制动片时变振动信号,得到相应相位图、分岔特性图,以此探讨两制动片间参数差异对制动系统稳定性影响,并探究不同制动策略下制动系统的振动特性。结果表明:双制动片参数差异对制动系统动力学特性有明显影响;在制动片之间存在一定质量、摩擦模型参数、制动片径向/切向刚度差异的情况下,制动系统振动呈现混沌特性,可以通过调整双制动片关键参数差异来抑制混沌振动。该研究可以为双制动片系统的制动策略优化与减噪抑振提供一定参考。

基于自动驾驶的汽车智能制动系统架构设计及功能分级

随着车辆自动驾驶层级的不断提高,其对制动系统的要求也越来越高。本文通过总结和分析相关标准,设计基于自动驾驶的汽车智能制动系统总体功能架构和执行架构,并提出面向不同自动驾驶层级的智能制动系统功能分级及各级功能需求。

混合动力商用车制动系统的匹配设计

混合动力商用车制动系统是在传统燃油车的基础上将燃油制动系统转变为燃油、纯电模式的混合动力制动系统的过程。文章详细阐述了混合动力制动系统的压缩空气管路,电控空压机、电控空气干燥器、电控制动总阀及管线的匹配设计。通过匹配设计,搭载整车进行试验验证的过程及应用。