恒张力放线车参数检测与张力控制的研究

摘要

近年来，随着我国经济的快速发展，铁路发展的滞后性越来越明显，严重影响了人们的出行和社会的发展，铁路的电气化和高速化发展势在必行。为此，国家提出了电气化和高速化铁路网发展要求。
　　接触网是架设在铁路沿线上空的输电线路，行走在下面的电力机车可通过受电弓与接触线的直接接触而获得连续、可靠的电能。铁路高速电气化的发展离不开高质量的接触网的建设，为保证受电弓能良好的受流，接触线的架设必须是在设定张力误差范围内施工的，恒张力放线车就是为保证接触线能在恒张力下施工而设计的专门的施工机器。
　　本文在研究了国内外接触网恒张力放线车的基础上，对恒张力系统的原理、组成和结构进行了描述，并在此基础上提出了一种新的控制方案。该方案在考虑了放线车工作环境的情况下采用工业控制机作为核心处理器，将采集到的张力与设定的张力进行比较，按照一定的控制原理对张力进行实时的调整控制，达到恒张力的要求。并对放线车系统的油压、气压等重要参数进行实时采集与显示，以供工作人员对放线车的工作状况进行实时监控。
　　本文在控制器设计中选择了模糊自整定PID算法，文中详细介绍了该算法的原理以及设计过程，介绍了模糊控制器的各项参数、模糊控制规则以及推理过程。并利用MATLAB/Simulink作为仿真工具，最后对被控对象进行常规PID仿真和运用方案中的控制器进行建模仿真，对两种仿真结果分析比较，结果表明,本文设计的张力控制器性能稳定。
　　在方案实现中，本文采用盛博科技的M-CDM1351工控机作为硬件平台，运用LabWindows/CVI作为软件开发平台，进行了人机界面开发和控制算法的实现。

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第一章 绪论

1.1 课题来源和背景

1.2 相关技术国内外研究及现状

1.3 本课题研究的主要内容和意义

1.4 论文章节安排

第二章 放线车工作原理及系统硬件方案

2.1 接触网恒张力放线车工作原理

2.2 系统总体设计方案

2.3 张力分析

2.4 系统硬件设计

2.5 本章小结

第三章 张力控制算法及控制器设计

3.1 常规PID控制器设计

3.2 模糊控制器设计

3.3 模糊自整定PID控制器设计

3.4 本章小结

第四章 Matlab 仿真分析

4.1 数学模型的建立

4.2 系统仿真

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

第五章 系统软件设计

5.1 LabWindows/CVI 开发环境介绍

5.2 软件整体设计

5.3 软件设计流程

5.4软件主要技术实现

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间的研究成果

附图1