单轨车辆空油变换器试验台测控系统的开发与设计

论文摘要

在国内,跨座式单轨交通设备完全靠引进,且没有现行标准可用。制动系统作为轨道交通车辆的核心部件,关系到轨道交通车辆的安全运行。空油变换器作为制动系统的核心,其性能好坏也就直接关系到整车的安全与正点。本课题旨在开发具有自主知识产权的检测维修关键设备空油变换器试验台,促进我国跨座式单轨交通装备产业的发展和壮大。本文简要介绍了如何采用计算机控制技术来实现单轨车辆空油变换器测控系统的设计,该系统具有检测精度高、自动化程度高的特点。首先分析了空油变换器的试验内容,然后依据设计要求对总体方案进行了设计。本试验台的关键技术就是研究空油变换器的静、动态特性,也就是研究气源压力、环境温度、容积对系统的影响机理。由于空油变换器的结构比较复杂、气体本身固有的可压缩性、气体通过阀口流量的非线性以及气缸存在较大摩擦力等原因,本系统本质上是属于非线性系统,本文利用了模糊自整定PID算法来对系统的压力进行控制,解决了经典PID算法的局限性,该方法可以实现快速、稳定、精确的对气压进行控制。文中选择了基于IPC为控制核心的控制系统作为本系统的控制方案,该方案有着灵活性高、测量精度高、数据存储与处理方便和性价比高等诸多优点,完全能够满足本系统的设计要求。该系统的测控软件是基于Visual C++ 6.0开发的,有着良好的人机界面,采用模块化编程思路,有着较好的稳定性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 跨座式单轨交通概述
• 1.3 跨座式单轨车辆基础制动装置
• 1.4 空油变换器结构特点
• 1.5 国内外研究现状分析
• 2 空油变换器试验台总体方案设计
• 2.1 总体设计原则及要求
• 2.2 试验台总体组成介绍
• 2.3 气路系统介绍
• 2.4 液路系统介绍
• 2.5 试验台试验项目
• 2.6 参数测量方式
• 3 试验台压力控制算法研究
• 3.1 经典PID 控制
• 3.1.1 控制算法原理
• 3.1.2 本系统的PID 方案
• 3.2 模糊自整定PID 控制
• 3.2.1 模糊控制器的引入
• 3.2.2 模糊自整定PID 控制结构设计
• 3.2.3 模糊自整定思想
• 3.2.4 确定变量论域和量化因子
• 3.2.5 定义各个状态的隶属函数
• 3.2.6 建立模糊控制规则
• 3.2.7 模糊推理
• 3.2.8 计算模糊推理关系矩阵
• 3.2.9 输出量的模糊判决
• 3.2.10 控制效果比较
• 4 电气系统设计
• 4.1 空油变换器试验台电气控制系统
• 4.2 电控方案的选择
• 4.3 测控系统总体分析
• 4.4 电气系统设计
• 4.4.1 主电路部分
• 4.4.2 信号采集及控制部分
• 4.4.3 控制台面板
• 4.5 元件选型
• 4.6 误差分析与抑制
• 5 测控软件的开发
• 5.1 基于Visual C++ 6.0 的软件开发
• 5.2 本系统软件的设计思路
• 5.3 软件的工作模式分析
• 5.4 软件的整体设计方案
• 5.5 各模块介绍和关系描述
• 5.6 界面介绍
• 5.7 高速数据采集的实现
• 5.7.1 系统数据采集原理
• 5.7.2 采集部分软件设计
• 5.8 软件滤波
• 5.9 数据库的设计
• 5.9.1 数据库应用
• 5.9.2 数据库的选择
• 5.9.3 数据库需求分析
• 6 空油变换器试验台试验流程
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录