轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法，包括建立轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，以及所述牵引电路内其余部件的数学模型；接收轨道交通车辆系统内的牵引控制器发送的控制信号；依据控制信号控制有限元模型以及数学模型进行相应的动作，得到动作后的输出参数；反馈输出参数至牵引控制器，并对输出参数进行显示。本发明专利技术能够提高轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件仿真模型的精度，进而更加准确全面的进行系统性能验证，且能够尽可能减小仿真模型构建时的数据量。本发明专利技术还提供了一种基于上述方法的轨道交通车辆系统半实物仿真装置及系统。

【技术实现步骤摘要】
轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统
本专利技术涉及轨道交通仿真
，特别是涉及一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统。
技术介绍
研究轨道交通车辆系统性能时，需要建立轨道交通车辆系统的仿真模型，具体方法是：先利用仿真软件建立轨道交通车辆系统主电路的数学模型，达到模拟被控对象的目的，再将建立的数学模型下载至仿真器内，再制作电信号转换箱将仿真器和轨道交通车辆系统内的实物列车控制器联通，实现虚拟被控对象与实物列车控制器的硬件在环半实物仿真。参见图1和图2所示，图1为一种交直交机车牵引电传动系统的拓扑结构示意图；图2为现有技术中一种轨道交通车辆半实物仿真系统结构示意图。但是目前在对轨道交通车辆系统建模时，常常简化和理想化了被控对象的数学模型，也忽略了一些影响因素和极端状况；如电机：1、忽略高次谐波和漏磁的影响，设三相绕组对称，在空间互差120电角度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布；2、忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；3、忽略涡流损耗和磁滞损耗；4、不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响等。这种数学模型虽然容易构建，数据量小，但是会导致被控对象的仿真模型精度不高，无法准确全面进行系统性能验证。因此，如何提供一种准确性、精度高的轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统，能够提高轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件仿真模型的精度，进而更加准确全面的进行系统性能验证，且能够尽可能减小仿真模型构建时的数据量。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法，包括：建立所述轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，以及所述牵引电路内其余部件的数学模型；接收所述轨道交通车辆系统内的牵引控制器发送的控制信号；依据所述控制信号控制所述有限元模型以及所述数学模型进行相应的动作，得到动作后的输出参数；反馈所述输出参数至所述牵引控制器，并对所述输出参数进行显示。优选地，所述牵引电路内关键部件为变压器和牵引电机。优选地，所述有限元模型中的变量包括：高次谐波、漏磁、涡流损耗、磁滞损耗、频率、温度、牵引电机绕组电阻、磁路饱、自感、互感的影以及电压、电流中任意几种的组合。优选地，还包括：将所述有限元模型以及所述数学模型转化为脚本文件进行保存；相应的，接收所述控制信号后，调用所述脚本文件并运行，将所述控制信号输入所述脚本文件内，得到所述输出参数。优选地，所述所述牵引电路内其余部件包括弓网系统、四象限整流器、直流滤波器、逆变器以及轮轨系统。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种轨道交通车辆系统半实物仿真装置，包括：仿真模块，用于建立所述轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，以及所述牵引电路内其余部件的数学模型；处理模块，用于接收所述轨道交通车辆系统内的牵引控制器发送的控制信号；依据所述控制信号控制所述有限元模型以及所述数学模型进行相应的动作，得到动作后的输出参数；反馈所述输出参数至所述牵引控制器。优选地，还包括：存储模块，用于将所述有限元模型以及所述数学模型转化为脚本文件进行保存；相应的，所述处理模块具体用于在接收所述控制信号后，调用所述存储模块内的所述脚本文件并运行，将所述控制信号输入所述脚本文件内，得到所述输出参数；反馈所述输出参数至所述牵引控制器。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种轨道交通车辆系统半实物仿真系统，包括如以上所述的半实物仿真装置、总体控制器、牵引控制器以及电信号转换接口装置；所述总体控制器分别与所述半实物仿真装置以及所述牵引控制器连接，用于对所述半实物仿真装置进行总体控制；依据所述半实物仿真装置的输出参数生成并发送控制指令至所述牵引控制器；对所述半实物仿真装置的输出参数进行显示；所述电信号转换接口装置两端分别连接所述半实物仿真装置以及所述牵引控制器，用于进行所述半实物仿真装置与所述牵引控制器之间的信号转换和信号传输；所述轨道交通车辆系统内的所述牵引控制器，用于依据所述控制指令生成控制信号并发送至所述半实物仿真装置；接收所述半实物仿真装置反馈的输出参数；仿真模块，用于建立所述轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，以及所述牵引电路内其余部件的数学模型；处理模块，用于接收所述轨道交通车辆系统内的牵引控制器发送的控制信号；依据所述控制信号控制所述有限元模型以及所述数学模型进行相应的动作，得到动作后的输出参数；反馈所述输出参数至所述牵引控制器。优选地，所述轨道交通车辆系统具体为：电力机车系统、动车机车系统、城轨地铁系统、有轨电车、单轨车辆和磁浮车系统中的任一种。本专利技术提供了一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统，采用有限元分析法来建立轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，而牵引电路内其余部件仍采用数学模型进行仿真。由于有限元模型是利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟的仿真模型，能够综合考虑真实物理系统内的各项非线性、强耦合的物理元素、外界影响因素以及极端情况，故本专利技术采用有限元模型作为轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的仿真模型，能够提高这些牵引电路内关键部件仿真模型的精度，以及仿真的实时性，进而更加准确全面的进行系统性能验证。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种交直交机车牵引电传动系统的拓扑结构示意图；图2为现有技术中一种轨道交通车辆半实物仿真系统结构示意图；图3为本专利技术提供的一种轨道交通车辆系统半实物仿真的过程的流程图；图4为本专利技术提供的一种轨道交通车辆半实物仿真装置的结构示意图；图5为本专利技术提供的一种轨道交通车辆半实物仿真系统的结构示意图；图6为本专利技术提供的一种轨道交通车辆半实物仿真系统的具体实施例的结构示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统，能够提高轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件仿真模型的精度，进而更加准确全面的进行系统性能验证，且能够尽可能减小仿真模型构建时的数据量。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法，参见图3所示，图3为本专利技术提供的一种轨道交通车辆系统半实物仿真的过程的流程图；该方法包括：步骤s1：建立轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，以及牵引电路内其余部件的数学模型；有限元分析(FEA，FiniteElementAnalysis)是利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟的分析方式，建立的有限元模型内包含有真实物理系统所包含的各项物理元素参数以及外界影响因素，还可包含极端情况对应的约本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法，其特征在于，包括：建立所述轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，以及所述牵引电路内其余部件的数学模型；接收所述轨道交通车辆系统内的牵引控制器发送的控制信号；依据所述控制信号控制所述有限元模型以及所述数学模型进行相应的动作，得到动作后的输出参数；反馈所述输出参数至所述牵引控制器，并对所述输出参数进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通车辆系统半实物仿真方法，其特征在于，包括：建立所述轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，以及所述牵引电路内其余部件的数学模型；接收所述轨道交通车辆系统内的牵引控制器发送的控制信号；依据所述控制信号控制所述有限元模型以及所述数学模型进行相应的动作，得到动作后的输出参数；反馈所述输出参数至所述牵引控制器，并对所述输出参数进行显示。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牵引电路内关键部件为变压器和牵引电机。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有限元模型中的变量包括：高次谐波、漏磁、涡流损耗、磁滞损耗、频率、温度、牵引电机绕组电阻、磁路饱、自感、互感的影以及电压、电流中任意几种的组合。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述有限元模型以及所述数学模型转化为脚本文件进行保存；相应的，接收所述控制信号后，调用所述脚本文件并运行，将所述控制信号输入所述脚本文件内，得到所述输出参数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所述牵引电路内其余部件包括弓网系统、四象限整流器、直流滤波器、逆变器以及轮轨系统。6.一种轨道交通车辆系统半实物仿真装置，其特征在于，包括：仿真模块，用于建立所述轨道交通车辆系统中牵引电路内关键部件的有限元模型，以及所述牵引电路内其余部件的数学模型；处理模块，用于接收所述轨道交通车辆系统内的牵引控制器发送的控制信号；依据所述控制信号控制所述有限元模型以及所述数学模型进行相应的动作，得到动作后的输出参数；反馈所述输出参数至所述牵引控制器。7.根据权利要求所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旺，蒋济雄，叶彪，蒋忠城，张俊，刘晓波，陈晶晶，江大发，郭冰彬，段华东，王先锋，张波，周礼，袁文辉，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43