【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及軌道車輛，尤其涉及一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法及系統。
技術介紹
1、隨著高速鐵路的快速發展和城市軌道交通的興起，城市軌道空間的利用、輪軌磨耗和噪音問題變得尤為突出。
2、獨立旋轉車輪轉向架作為一種新型車輛結構，其獨特的獨立輪對結構雖然在理論上能夠消除蛇行運動，實現低地板運行，降低輪軌作用力，并提升曲線通過能力，但是由于其獨特的獨立輪對各自獨立旋轉，失去了傳統輪對直線對中和曲線自動導向的功能。運行過程，輪對很容易發生偏移，且很難回到中心位置，因而，導致輪對運行穩定性差、輪緣磨損嚴重。
3、因此，亟需提供一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法及系統來解決上述技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法及系統，用以解決現有技術中獨立旋轉車輪轉向架，輪對運行穩定性差、輪緣磨損嚴重的缺陷，實現自動、精準地進行列車速差導向控制，以提高輪對運行穩定性和降低輪緣磨損。
2、本專利技術提供一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，包括：
3、在目標列車的獨立旋轉車輪的自旋運動方程的基礎上，將所述目標列車的同位轉向架的左車輪和右車輪之間的轉速差作為控制反饋變量，構建得到所述目標列車的轉速差控制模型；
4、在所述轉速差控制模型的基礎上，根據所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的目標轉速差的理論計算方程，構建所述目標列車的純滾動速差導向控制模型，所述純滾動速差導向
5、對所述目標列車的車輛動力學模型進行仿真，得到所述轉速差、所述目標列車的運行速度和所述目標列車所行駛的曲線的半徑；
6、以優化所述目標列車經過所述曲線時的動力學指標為目標，根據所述轉速差、所述運行速度和所述半徑，對所述純滾動速差導向控制模型進行求解，得到所述目標列車的控制轉矩，并根據所述控制轉矩，對所述目標列車進行速差導向控制。
7、根據本專利技術提供的一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，所述車輛動力學模型是基于如下步驟構建的：
8、根據所述獨立旋轉車輪轉向架中各部件的屬性信息，構建所述獨立旋轉車輪轉向架的轉向架動力學模型；
9、聯合所述目標列車的多個所述獨立旋轉車輪轉向架的轉向架動力學模型，構建所述車輛動力學模型；
10、其中，所述屬性信息包括位置連接關系、作用力類型、作用界面以及結構關系和部件數目，所述獨立旋轉車輪轉向架中各部件包括構架、獨立旋轉車輪、軸箱、電機、牽引拉桿、剛簧、空氣彈簧、轉臂節點、第一垂向減振器、第二垂向減震器和橫向減振器。
11、根據本專利技術提供的一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，所述自旋運動方程是基于如下步驟構建的：
12、構建所述獨立旋轉車輪的初始自旋運動方程；
13、根據所述初始自旋運動方程，構建所述獨立旋轉車輪轉向架中同位轉向架的左車輪的第一自旋運動方程和右車輪的第二自旋運動方程；
14、將所述第一自旋運動方程和所述第二自旋運動方程相減，得到所述獨立旋轉車輪的自旋運動方程。
15、根據本專利技術提供的一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，所述自旋運動方程的計算公式如下：
16、；
17、其中，為所述獨立旋轉車輪在軸的轉動慣量；為所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的轉速差，為所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的轉速差的變化率；為縱向蠕滑系數；為所述獨立旋轉車輪的踏面等效錐度；為所述獨立旋轉車輪對的橫向偏移量；為所述獨立旋轉車輪的滾動圓半徑；為所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的滾動圓橫向跨距之半；為所述目標列車所行駛的曲線的半徑；為所述目標列車的運行速度；為所述獨立旋轉車輪的搖頭角度；為所述同位轉向架的左車輪與右車輪之間的電機轉矩差。
18、根據本專利技術提供的一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，所述轉速差控制模型的計算公式如下：
19、；
20、其中，為所述目標列車的控制轉矩；、和分別為比例系數、積分系數和微分系數；為所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的轉速差；為所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的目標轉速差。
21、根據本專利技術提供的一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，所述在所述轉速差控制模型的基礎上，根據所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的目標轉速差的理論計算方程，構建所述目標列車的純滾動速差導向控制模型，包括：
22、根據所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的滾動圓橫向跨距之半、所述目標列車的運行速度、所述目標列車所行駛的曲線的半徑、所述獨立旋轉車輪的滾動圓半徑，構建所述目標轉速差的理論計算方程；
23、根據所述理論計算方程，對所述轉速差控制模型中的目標轉速差進行更新，得到所述純滾動速差導向控制模型；
24、其中，所述純滾動速差導向控制模型的計算公式如下：
25、；
26、其中，為所述目標列車的控制轉矩；、和分別為比例系數、積分系數和微分系數；為所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的轉速差；為所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的目標轉速差；為所述獨立旋轉車輪的滾動圓半徑；為所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的滾動圓橫向跨距之半；為所述目標列車所行駛的曲線的半徑；為所述目標列車的運行速度。
27、根據本專利技術提供的一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，所述以優化所述目標列車經過所述曲線時的動力學指標為目標，根據所述轉速差、所述運行速度和所述半徑，對所述純滾動速差導向控制模型進行求解，得到所述目標列車的控制轉矩，包括：
28、根據所述運行速度和所述半徑，獲取所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的目標轉速差；
29、以所述目標轉速差和所述轉速差為輸入參數，以優化所述動力學指標為目標，對所述純滾動速差導向控制模型進行求解，得到所述控制轉矩。
30、根據本專利技術提供的一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，所述動力學指標包括輪軌橫向力、輪軸橫向力、脫軌系數、輪對橫移、轉速差、磨耗功率中的多項。
31、本專利技術還包括一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制系統，包括控制器和目標列車，所述目標列車包括車體和多個獨立旋轉車輪轉向架，所述車體與各所述獨立旋轉車輪轉向架連接；
32、所述控制器，包括第一模型構建單元、第二模型構建單元、仿真單元和控制單元；
33、所述第一模型構建單元，用于在目標列車的獨立旋轉車輪的自旋運動方程的基礎上，將所述目標列車的同位轉向架的左車輪和右車輪之間的轉速差作為控制反饋變量，構建得到所述目標列車的轉速差控制模型；
34、所述第二模型構建單元，用于在所述轉速差控制模型的基礎上，根據所述同位轉向架的左車輪和右本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述車輛動力學模型是基于如下步驟構建的：
3.根據權利要求1所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述自旋運動方程是基于如下步驟構建的：
4.根據權利要求3所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述自旋運動方程的計算公式如下：
5.根據權利要求1-4任一項所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述轉速差控制模型的計算公式如下：
6.根據權利要求1-4任一項所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述在所述轉速差控制模型的基礎上，根據所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的目標轉速差的理論計算方程，構建所述目標列車的純滾動速差導向控制模型，包括：
7.根據權利要求1-4任一項所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述以優化所述目標列車經過所述曲線時的動力學指標為目
8.根據權利要求7所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述動力學指標包括輪軌橫向力、輪軸橫向力、脫軌系數、輪對橫移、轉速差、磨耗功率中的多項。
9.一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制系統，其特征在于，包括控制器和目標列車，所述目標列車包括車體和多個獨立旋轉車輪轉向架，所述車體與各所述獨立旋轉車輪轉向架連接；
10.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1至8任一項所述基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述車輛動力學模型是基于如下步驟構建的：
3.根據權利要求1所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述自旋運動方程是基于如下步驟構建的：
4.根據權利要求3所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述自旋運動方程的計算公式如下：
5.根據權利要求1-4任一項所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述轉速差控制模型的計算公式如下：
6.根據權利要求1-4任一項所述的基于分布式驅動控制的列車速差導向控制方法，其特征在于，所述在所述轉速差控制模型的基礎上，根據所述同位轉向架的左車輪和右車輪之間的目標轉速差的理論計算方程，構建所述目標列車的純滾動速差導向控制模型，包括：
【專利技術屬性】
技術研發人員：閆一凡，閆莉娜，李徽，齊洪峰，任坤華，
申請(專利權)人：中車工業研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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