[发明专利]一种实验用弓网动态压力精确加载装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电气化铁路机车滑动电接触技术领域，特别是涉及一种实验用弓网动态压力精确加载装置及控制方法。

背景技术

弓网系统亦称受电弓与接触网系统，其是电气化铁路牵引供电系统的重要组成部分，列车依靠受电弓滑板与接触网导线之间的滑动接触获取动力，而受电弓滑板与接触网导线间的压力作为影响动态受流的关键因素，且由于接触网支柱和吊玄的作用，导致弓网间压力呈现波动变化。

弓网压力的波动变化，对受电弓滑板与接触网导线间摩擦副的摩擦磨损特性、弓网受流质量都具有重要的影响。因此，研究弓网压力动态波动条件下的电流传导与摩擦磨损机理，对改善弓网系统的受流质量具有重要的指导意义，对丰富滑动电接触理论也具有重要意义。

波动压力的加载需要对音圈电机进行控制，尽管传统的PID控制具有结构简单、输出稳定的特点，且被广泛应用。但是，当存在模型不确定性及外界干扰的条件时，想要在此条件下实现动态压力的高速高精度跟踪控制，简单PID控制的跟踪控制效果并不理想。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种实验用弓网动态压力精确加载装置及控制方法，能够通过音圈电机的自适应滑膜控制加载动态压力，并模拟铁路弓网压力的波动，为研究弓网压力动态波动条件下的电流传导与摩擦磨损机理提供理想方案。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种实验用弓网动态压力精确加载装置，包括底座、主动滑台、从动滑台、驱动电机、音圈电机及受电弓滑板；在所述底座上水平安装有滑杆，在滑杆上套装有第一滑块和第二滑块，所述主动滑台安装在第一滑块上，所述从动滑台安装在第二滑块上；所述驱动电机安装在底座一侧立板上，驱动电机的电机轴水平连接有一根丝杠，在丝杠上套装有丝母，丝母固装在主动滑台的立板上；所述音圈电机安装在主动滑台的立板上，在所述从动滑台上安装有压力传感器，压力传感器通过支架立板设置在从动滑台上，在压力传感器与音圈电机推杆之间连接有用于传递力的弹簧；所述受电弓滑板通过导电螺栓固定安装在主动滑台的立板上，在导电螺栓上连接有导电线。

在所述受电弓滑板与主动滑台的立板之间、导电螺栓与主动滑台的立板之间均设置有绝缘层。

采用所述的实验用弓网动态压力精确加载装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：启动驱动电机，通过驱动电机带动丝杠转动，并通过丝杠依次带动丝母、主动滑台、音圈电机、弹簧、压力传感器、从动滑台及受电弓滑板移动，直至受电弓滑板与接触网导线实现零压力接触；

步骤二：建立以音圈电机的电压为输入、受电弓滑板与接触网导线之间压力为输出的动态模型，并以所建立的动态模型为被控对象；

步骤三：在模型不确定性及外界干扰条件下，利用自适应滑模变结构控制算法跟踪动态压力。

步骤二中的动态模型是根据音圈电机回路模型方程及被控对象动力学方程建立的，而被控对象动力学方程是根据牛顿第二定律建立的；

所述的音圈电机回路模型方程为：

ua=ea+iaRa+LadiadtFe=Bσli]]>