主动控制受电弓控制系统研究

论文摘要

随着我国高速铁路的跨越式发展,高速列车无论从数量上,还是从速度上,也都有了长足的发展。然而,高数列车的动力则来自于受电弓和接触网所形成的弓网系统。受电弓与接触网是处在一个动态相互作用之中,形成一种特定形态的振动。受电弓与接触网之间如果接触压力过大,则会加剧造成受电弓和接触网之间相互的磨损,缩短了受电弓和接触网的使用寿命,增加了投入的成本,甚至可能造成安全事故。而受电弓与接触网之间接触压力太小,又会造成受电弓和接触网之间出现不稳定的接触,因而出现受流不稳定,即电能的供应将出现不稳定,影响列车的动力。由此可知,受电弓和接触网之间必须有一个适当的接触压力,才能在减少磨损与保障供能这两个要求之间找到平衡点。国内国外的研究和实践证明,采用主动控制受电弓是解决这一问题行之有效的办法。本文分析了主动控制受电弓目前的研究背景、国内外的发展状况以及目前存在的问题等。在以速度和运行里程为决策条件,以受电弓抬升气压为控制目标的思路下,开展了受电弓主动控制系统的设计和研究,同时,基于C8051F060MCU及主动控制理论研制了一套用于受电弓主动控制的控制系统,最后给出了总体的实现及设计中需要注意的问题和以后可以做出的改进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势
• 1.2.1 国外主动控制受电弓简介
• 1.2.2 嵌入式控制技术的发展
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 主动受电弓控制系统总体设计
• 2.1 主动受电弓控制系统总体介绍
• 2.2 受电弓主动控制系统控制部分
• 2.3 本章小结
• 第3章 主动控制系统硬件设计
• 3.1 系统控制核心部分
• 3.1.1 C8051F060 MCU介绍
• 3.1.2 C8051F060外围基本电路
• 3.2 压力信号采集模块
• 3.2.1 气压力传感器简介
• 3.2.2 压力信号采集模块的方案设计
• 3.2.3 A/D信号调理部分电路
• 3.2.4 A/D转换模块电路
• 3.3 控制信号输出模块
• 3.3.1 控制信号输出方案设计
• 3.3.2 DAC转换模块
• 3.3.3 控制输出调理电路
• 3.3.4 信号输出采集调理电路
• 3.4 与机车控制系统通信模块
• 3.4.1 与机车控制系统的通信方案设计
• 3.4.2 RS485总线简介
• 3.4.3 RS485接口电路设计
• 3.5 与上位机通信模块
• 3.5.1 与上位机通信方案设计
• 3.5.2 串口通信电路设计
• 3.6 CPLD光栅传感器数据采集模块
• 3.6.1 CPLD光栅传感器部分方案设计
• 3.6.2 CPLD简介
• 3.6.3 CPLD内部电路的设计
• 3.7 光电耦合模块的设计
• 3.7.1 光电耦合器简介
• 3.7.2 光电耦合电路设计
• 3.8 本章小结
• 第4章 主动控制系统软件设计
• 4.1 嵌入式控制软件的总体设计
• 4.2 PID控制器设计
• 4.3 控制系统各部分软件设计
• 4.3.1 主程序分析
• 4.3.2 MCU基本配置软件设计
• 4.3.3 数据采集模块软件设计
• 4.3.4 DAC模块软件设计
• 4.3.5 通信模块软件设计
• 4.3.5.1 RS485通信模块软件设计
• 4.3.5.2 RS232上位机通信模块软件设计
• 4.3.6 CPLD模块软件设计
• 4.3.6.1 VerilogHDL语言简介
• 4.3.6.2 CPLD设计中源代码分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 受电弓主动控制系统的调试及问题
• 5.1 实验室调试阶段
• 5.2 现场调试阶段
• 5.3 调试中遇到的问题
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文