26356

ارائه الگوريتم كنترل لغزش براي دستيابي به حداكثر شتاب حركتي ممكن در قطارهاي پرسرعت

دكتري

مهندسي راه آهن

92-1400

15/8/1400

حبيب الله ملاطفي

بيژن معاوني

راه آهن

در راه‌آهن سريع‌السير ضريب چسبندگي نقشي اساسي در مدت زمان شتابگيري، استفاده از حداكثر توان واحد كشنده و رسيدن به سرعت‌هاي بالا بازي مي‌كند. بيشترين مقدار نيروي شتابگيري زماني به دست مي‌آيد كه سرعت لغزش هر چرخ در يك مقدار مشخص كنترل شود. به‌طوركلي مي‌توان گفت روش‌هاي به‌كاررفته براي كنترل لغزش به معادلات نوشته شده براي ديناميك وسيله نقليه ريلي بستگي دارد. در كارهايي كه پيش از اين در زمينه كنترل لغزش صورت گرفته همواره از معادلات تركشن¬موتورها صرف‌نظر شده به‌گونه‌اي كه ورودي سيستم گشتاور اعمالي به چرخ‌ها بوده است. در واقعيت و ازآنجاكه تركشن¬موتورهاي قطارهاي پرسرعت عمدتاً موتورهاي القايي سه فاز هستند، گشتاور توليدي توسط تركشن¬موتور خود تابعي از شار و جريان در روتور و استاتور است. بنابراين براي اينكه مدل كامل‌تري از ديناميك حركت واحد كشنده ارائه شود حتماً مي‌بايست معادلات مكانيكي تركشن¬موتور نيز در نظر گرفته شود تا انطباق شرايط مسئله با آنچه در عمل اتفاق مي‌افتد بيشتر شود. در اين رساله كنترل لغزش در مدلي با شصت‌وشش درجه آزادي از يك واحد كشنده‌ي چهار محوره‌ي پرسرعت كه شامل چهار چرخ، دو بوژي، واگن و چهار تركشن¬موتور است صورت مي‌پذيرد. براي اين منظور يك ساختار جديد كنترلي كه تركيبي از روش مود لغزشي و DTC است معرفي و طراحي مي‌شود. از مقايسه نتايج حل حلقه باز و حلقه بسته مشخص مي‌شود كه با استفاده از ساختار كنترلي طراحي‌شده مدت زمان شتابگيري 26% كاهش و استفاده از توان تركشن¬موتورها 32% افزايش مي‌يابد.

1401/01/27

Providing a slip control algorithm to achieve the maximum acceleration in high-speed trains

1/1/1900 12:00:00 AM

The adhesion coefficient plays a significant role in acceleration time, maximum utilize of traction power, and achieving the higher velocities in high-speed railway. The maximum amount of the adhesion coefficient can be reached when the slip velocity of each wheelset is kept in a specific range. The method used for slip control depends on the dynamic equations of the railway vehicle. In the studies which have already been done in the field of slip control, the equations of traction motors have always been neglected so that the input of the system has been the torque applied to the wheelsets. In reality, traction motors of high-speed trains are mainly three-phase asynchronous induction motors, the productive torque by traction motor is a function of flux linkage and current in the rotor and the stator, and these flux linkages and currents are also a function of the voltage applied to the traction motor by the three-phase power supply network. Therefore, in order to provide a more complete model of the dynamic motion of a railcar, the dynamic equations of the traction motor must also be taken into account so that the control input of the system is voltage applied to the traction motor, and, the compliance of the problem with what is actually happening is more. In this thesis, a slip controller is designed for a sixty six-degrees of freedom model of a high-speed railcar consist of four wheelsets, two bogies, a wagone and four traction motors. The slip controller has an integrated scheme of the sliding mode and DTC methods. By comparing the results of the open-loop and closed-loop simulations, it is shown the acceleration time of the high-speed railcar is decreased 26% and the production of the traction motor power is increased 32%.

كنترل لغزش , واحد كشنده چهار محوره , تركشن موتور

slip control , four-axle railcar , traction motor

Iman Ferestade

Habibollah Molatefi