自调节单车试验系统的研制

摘要

单车集中试风系统作为继手动单车试验器、微机单车试验器之后的铁路货车车辆制动性能检测手段,现已广泛应用于各个车辆生产厂家及铁路车辆段。但是,随着铁路车辆生产厂家专用车辆的不断推出、货车车辆逐渐全面向70吨及更高的重载车辆发展,集中单车试风系统逐渐不能适应当前形势。因此,本文根据铁道部最新颁布的《铁路货车制动装置检修规则》(以下简称《修规》)及单车试验系统面临的问题研制了自调节单车试验系统。 自调节单车试验系统的研制目标是解决制动容积不符合标准的专用车辆无法进行单车试验的问题。系统实现自调节的原理如下：1、在单车试验的漏泄检查阶段,通过判断被测车辆列管压力变化情况推测出被测车辆的制动部分容积；2、根据被测车辆制动部分容积初步设定系统终端的状态；3、在试验过程中,根据标准试验压力曲线实时调节系统终端状态,使单车试验过程符合规定要求。 本文的研究重点是通过压力变化情况推测制动部分容积的计算方法、根据标准试验压力曲线实时调节系统终端状态的控制原理以及实现。制动部分容积的计算属于非线性问题,故选用BP神经网络作为其计算模型。本文首先设计了一个基于BP神经网络的实验系统,该系统通过监控定容积风缸充风试验取得样本数据,然后训练神经网络,最后建立了符合要求神经网络模型。根据标准试验压力曲线实时调节系统终端状态是一个程序控制系统。本文根据模糊控制原理,依据经验控制规则设计了一个模糊查表控制器,并在PLC中进行了编程实现。 最后,本系统使用各种容积试验风缸进行了单车机能试验(《修规》制定的单车试验设备检验方法)。经过试验证明,在制动部分容积发生改变后,系统能通过自调节对各种货车车辆进行单车试验。

目录

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第一章绪论

1.1单车试验设备的发展

1.1.1手动单车试验

1.1.2微控单车试验

1.1.3 DCS微控单车集中试验系统

1.2问题的提出及研究意义

1.2.1 70吨级车辆的研制对单车试验工艺的影响

1.2.2专用车辆的研制对单车试验的影响

1.2.3自调节单车试验的提出

1.2.4自调节单车试验的研究意义

1.3智能控制的发展

1.3.1智能控制的概念

1.3.2常用的智能控制方法

1.4论文的主要内容及安排

第二章自调节单车试验系统

2.1自调节单车试验系统设计目标

2.1.1微机控制单车试验器校验规定

2.1.2自调节单车试验机能试验

2.1.3系统自调节性能要求

2.2 DCS单车试验系统简介

2.2.1系统结构

2.2.2 DCS单车试验系统管路

2.2.3信号与电路

2.2.4 DCS单车试验系统存在的不足

2.3自调节单车试验系统结构

2.3.1系统结构

2.3.2管路设计

2.2.3信号定义与电路设计

2.4本章小结

第三章铁路车辆制动部分容积智能判断

3.1概述

3.1.1铁路车辆制动系统现状分析

3.1.2铁路车辆制动系统现容积判断原理

3.2 BP神经网络及其学习算法的改进

3.2.1 BP神经网络模型概述

3.2.2基本BP算法

3.2.3 BP算法的缺陷

3.2.4基本BP算法的改进

3.3车辆制动部分容积智能判断算法设计

3.3.1智能判断算法设计

3.3.2神经网络编程实现

3.4本章小结

第四章自调节控制的实现与验证

4.1开度调节阀设计

4.1.1数字控制阀简介

4.1.2开度调节阀控制原理

4.1.3系统结构

4.1.4步进电机的选型

4.2步进电机驱动器的设计

4.2.1步进电机驱动系统的组成

4.2.2驱动器的特点

4.2.3两相混合式步进电机驱动电路

4.3开度阀控制程序设计

4.3.1模糊控制系统简介

4.4.2查表法模糊控制器设计

4.4自调节功能的验证

4.5本章小结

第五章自调节单车试验系统软件设计

5.1 S7-200PLC网络的通信协议及本系统采用的通信协议

5.1.1 S7-200PLC网络的通信协议

5.1.2 OPC协议简介

5.1.3系统的通信实现

5.1.4信号定义

5.2 PLC程序设计

5.2.1 PLC程序结构

5.2.2手自动子程序

5.2.3初始化子程序

5.2.4功能子程序

5.2.5执行子程序

5.3系统软件设计

5.3.1系统界面设计

5.3.2系统登录与用户管理模块设计

5.3.3测试数据管理模块

5.3.4控制参数维护模块设计

5.3.5试验流程控制模块

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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