用于滑动调节的方法及装置制造方法及图纸

用于在一种动车上进行滑动调节的方法，其中： ａ）具有至少一个传动装置（７），它至少设有一个传动轮，从该传动轮检测转数实际值信号（ｎ↓［ｉａｔ］）或与转数实际值信号（ｎ↓［ｉａｔ］）成正比的信号； ｂ）其中根据被调节的转矩给定值（Ｍ↓［ｓｏ１１］）对传动装置（７）进行控制； ｃ）其中根据粘着力最大值搜索方法构成动车加速度给定值（ｂ↓［ｓｏ１１］） ｄ）根据转矩给定值（Ｍ↓［ｓｏ１１］）或与转矩实际值（Ｍ↓［ｉｓｔ］）实行这种搜索方法； ｅ）其中动车加速度给定值（ｂ↓［ｓｏ１１］）根据动车加速度实际值（ｂ↓［ｉｓｔＦ］）及由该实际值产生的加速度校正值（ｂ）来构成； 其特征在于： ｆ）该搜索方法根据一个时间上较早的加速度校正值（ｂ↓［ｋａｌｔ］）来执行。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及根据权利要求1和8前序部分的一种用于滑动调节的方法及装置。
技术介绍
根据权利要求1和8的前序部分涉及到这样的现有技术，如由M.Buscher等人在电气铁道(Elektrische Bahnen)91(1993)5中第163-178页的“交流电力机车的车轮滑动调节”一文所公知的。该文中借助仿真计算描述了在不同传动配置及不同的运行工况下的车辆滑动调节功能。该转数调节根据由加速度给定值积分得到的转数给定值来实现的。该加速度给定值将由适应的动车加速度及加速度升程来构成，后者根据一种限幅及搜索逻辑及动车车轮的实际转数来构成。出现的最大转矩给定值将存储在一个极限值存储器中并持续地与现时值相比较。上述搜索方法对于没有最大值的粘着力特性曲线不可能应用。在DE-C2-4020350中给出了一种对设有叠加转矩调节的无静轴的电气机动车在轮轨接触最大粘着力时的车轮转数自适应调节的方法及装置，其中搜索逻辑单元对起初任意方向中的滑动进行调节及检验是否达到转矩的升高或降低。在转矩下降的情况下将倒转搜索方向。为了检测随着持续增加的速度差不发生传动力矩下降的粘着力状况，设置了一个附加级，它在搜索逻辑单元输入端的阈值即使未被转矩给定值差值信号超过时，也启动加速度的下降。对该方法将借助于图3中的粘着力特性曲线(S2)加以说明。图3表示四个粘着力特性曲线(S1-S4)的基本形式，纵座标表示粘着力系数或粘着系数(μ)，而横座标表示速度差(ΔV)。在干燥轨道的情况下粘着力特性曲线(S1)及(S2)处于支配地位。在持续上升的粘着力特性曲线(S1)的情况下，由于受到设定的牵引力的限制，不能达到较高的运行点。粘着力特性曲线(S2)在速度差值(ΔV2)时，具有粘着系数(μ)的最大值(μmax)。在该最大值(μmax)的左方，运行是稳定的，在其右方是不稳定的。根据DE-C2-4020350的搜索逻辑利用两种状态工作，并在它们之间来回转换。在状态1-释放加速度中，通过给定加速度的升高使滑动加大。如果受转数调节控制的转矩增大，则将该转矩值存储到一个最大值存储器中。当在超过粘着力最大值后该转矩下降时，将该最大值保持地储存。一旦相应于粘着系数(μ)的实际值(μist)的给定转矩在速度差值(ΔV3)时超过在速度差值(ΔV4)时的粘着系数(μ)的极限值(μG)或阈值时，搜索方向则反向，这时便转换到状态2-降低加速度。在状态2中通过减小给定加速度来减小滑动。如在状态1中那样，这时也要考虑给定转矩的变化过程并且在超过极限值(μG)时，在速度差值(ΔV1)时重新转换到状态1。在这种搜索策略中，工作点总是在粘着力最大值附近摆动，但这种搜索策略仅在滑动变大时粘着力特性曲线下降的情况下才起作用。在平坦的粘着力特性曲线(S3、S4)的情况下在加速时转矩不会下降，则阈值不会被超过。由此使速度差持续增大。为了避免这种情况，将周期性地产生一个复位脉冲，以使得搜索方向改变并使滑动下降。这种方法在持续增大的粘着力特性曲线(S3、S4)时还需要另外的措施来避免大的滑动。这种方法的灵活性小并在负载变化时易受到干扰。它需要相对多的参数。轴负载的振动及另外的干扰可能导致搜索方向不必要的改变。计算的机车质量会沿途飘移，由此会使加速度给定值有误。在潮湿及脏的轨道的情况下，粘着力特性曲线(S3)及(S4)占支配地位，其中开始陡升然后平缓上升的粘着力特性曲线(S3)对于潮湿轨是典型的，而平缓上升的粘着力特性曲线(S4)对于含油的轨道是典型的。在实际中，由于轨道状况或曲线半径的变化会引起粘着力特性的畸变。在行驶中其状态也突然变化，例如在驶入隧道、轨道接头、落下的雨等情况时。虚线所示的粘着力特性曲线(S5)表示在轨道状态由平缓曲线(S4)变化到较高的粘着力特性曲线(S3)并同时提高电动机转矩时工作点的变化过程。随着牵引动车不断增长的功率，在所有能考虑到的运行状态中可靠地施加大的牵引力具有越来越大的意义。尤其是采用了异步电动机及变流器技术可以产生更大的转矩。老式的大都设有串激电动机的传动具有陡的转矩/转速特性曲线，表现出比较和缓的超速性能，而在转矩调节时的交流传动则不是这种情况。由于它的水平特性，这种传动在没有加入降低转矩的调节器时在进入了超速过程后将会过大加速超直到机械的损坏。为了避免这种情况，需要有效地及快速的超速保护。对于粘着力最重要的影响量是驱动车轮与轨道之间的相对运动。为了描述这种相对运动，采用了速度差(ΔV)或滑动。为了识别超速及充分利用最大粘着力必须要有能求得速度差(ΔV)及粘着系数(μ)的测量值。通常提供了二种测量值由电动机输出的转矩及驱动轮速度。然而求得绝对车速度是很严格的。车速度可借助于运行轮或借助雷达可通过模拟，即通过伪静轴来求得。这种附加措施然而也是不希望的。在没有静轴的机动车上精确求得车速度仅在短时中是可能的，参见EP-B1-0141157。在那里电动机牵引力在22秒时间间隔中下降到所属驱动轮的滑动消失及使轮速度等于车速度为止，其延续时间为3秒。使用模糊逻辑在机车传动中作滑动调节的可能性由瑞士公司杂志ABB技术，3(1993)，第13-20页所公知。在标有给定力矩的测试信号和电动机轴的角速度之间的相位移作为传动的稳定尺度。对于有关的现有技术，再附加地指出EP-A2-0297485，由该文献公知了一种用于动车的防闭锁系统，其中由动车及轮速度与动车速度的差检测滑动比例是否超出极限值。对此借助于模糊逻辑或模糊推论根据用于制动压力误差的计算索引及根据制动延迟或加速以及根据动车加速度的幅值来构成动车车轮速度的给定速度，其中制动延迟与制动加速两个量是由一定的制动压力导出的。同时需要用于求得动车实际速度的一种计算方法。对于构成模糊函数，从属函数(membership function)相关度的计算及重心求解的计算将参见C.C.Lee所著的“控制系统中的模糊逻辑”IEEE，系统，人及控制论学报第20卷第2期1990年3/4月，第404-418、419-435页部分I及II。专利技术的公开如在权利要求1及8中所确定的，本专利技术是为了解决这样的任务对导言部分所述类型的用于滑动控制的方法及装置进行继续地开发，使得在轨道或街道及道路的粘着系数交替变化时能使动车传动装置作出快速响应，而无需知道精确的动车速度。本专利技术的优点在于在超过最大粘着力时也能保证良好的调节性能。可以经常行驶在最大粘着力附近。根据本专利技术的方法在对于没有最大值的平缓粘着力特性曲线时也不需要附加的措施。对于调节仅需要少量的参数。不需要预先给出牵引力及加速度阈值。以下将借助于一个实施例对本专利技术进行说明。附图为附图说明图1借助模糊逻辑对车轮滑动调节的原理电路图；图2用于借助模糊逻辑计算粘着力最大值的流程图；图3典型的粘着力特性曲线；图4及5根据粘着力特性曲线的各种不同的运行状况；图6及7仿真计算得到的粘着力特性曲线；图8-10根据图1的模糊调节器的输入从属函数，及图11根据图1的模糊调节器的输出从属函数。为了简单起见，以下的物理量及它们的信号采用相同的表示。在图1中表示了用于铁道动车的滑动调整电路，其中作为比例-积分-微分(PID)调节器构成的转速调节器(6)的输出端向一个具有轮轨接触的传动装置(7)、例如一个电动机(Ma)传送一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于在一种动车上进行滑动调节的方法，其中a)具有至少一个传动装置(7)，它至少设有一个传动轮，从该传动轮检测转数实际值信号(nist)或与转数实际值信号(nist)成正比的信号；b)其中根据被调节的转矩给定值(Msoll)对传动装置(7)进行控制；c)其中根据粘着力最大值搜索方法构成动车加速度给定值(bsoll)d)根据转矩给定值(Msoll)或与转矩实际值(Mist)实行这种搜索方法；e)其中动车加速度给定值(bsoll)根据动车加速度实际值(bistF)及由该实际值产生的加速度校正值(b)来构成；其特征在于f)该搜索方法根据一个时间上较早的加速度校正值(bkslt)来执行。2.根据权利要求1的方法，其特征在于a)根据转数给定值信号(nsoll)与转数实际值信号(nist)的差值信号实现滑动控制；b)从动车加速度给定值(bsoll)导出转数给定值信号(nsoll)，及c)由转数实际值信号(nist)的微分及随后的求平均值构成动车的加速度实际值(bistF)。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于根据预定的给定转矩信号(ML)对转数给定值信号(nsoll)进行限幅。4.根据权利要求3的方法，其特征在于通过低通滤波实现构成平均值。5.根据权利要求1至4中一项的方法，其特征在于进一步根据转矩给定值(Msoll)或转矩实际值(Mist)对时间的求导执行搜索方法。6.根据权利要求1至5中一项的方法，其特征在于在搜索方法中作为模糊调节决定的重心计算加速度校正值βCi(w)＝min(αi，ci(w))或βci(w)＝αi·ci(w)，其中αi＝min(xi(bkalt)，yi(dMsoll/dt)，zi(Msoll))，并仅对在相应规则(Ri)中出现的从属函数进行考虑，w＝bk的过程变量，bkalt＝较早的加速度校正值，dMsoll/dt＝转矩给定值Msoll的时间导数，xi＝第i个模糊规则Ri的bkalt的第i个从属函数，yi＝第i个模糊规则Ri的dMsoll/dt的第i个从属函数，zi＝第i个模糊规则Ri的Msoll的第i个从属函数，ci＝第i个模糊规则Ri的bk的第i个从属函数，i＝过程变量，有1≤i≤11，其中跟随在11个模糊规则Ri的从属函数后的语言变量的含义为N＝负值，Z＝0，P＝正值，L＝低，H＝高，PS＝小正值，PB＝大正值，NB＝大负值，NS＝小负值，PVS＝很小的正值，NVS＝很小的负值。并有7.根据权利要求6的方法，其特征在于a)输入量dMsoll/dt具有负的从属函数N，它在输入量为-1至一个给定值N1的范围内为值1，并有-0.4≤N1≤-0.2，而在接着到dMsoll值为0时下降到值0，b)接着该输入量在0附近的范围中具有梯形的从属函数Z，它相对于dMsoll/dt值为0是对称的，它从输入量给定值ZO至给定鞍值起点ZS自0上升到值域为0.7-0.9的鞍值，并有-0.4≤ZO≤-0.2及-0.2≤ZS≤-0.1，及c)然后，该输入量在正值范围中具有从属函数P，它相对于dMsoll/dt值0和从属函数N是对称的，d)输入量...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·曼思，H·菅谷，
申请(专利权)人：戴姆勒格蕾斯勒铁路系统有限公司，
类型：发明
国别省市：