مدل سازي، شبيه سازي و پياده سازي سيستم كنترل محركه قطارهاي الكتريكي با پيش بيني لغزش چرخ بر روي ريل

دكتري

در حمل‌ونقل ريلي، چرخ و سطح مسير (ريل) هر دو از جنس آهن و كاملاً صاف و صيقلي اند. به همين دليل قطار نسبت به ساير وسايل نقليه، حداقل انرژي را مصرف مي كند. ليكن اين سطوح صيقلي در هنگام افزايش سرعت قطار مشكل ساز هستند. از همين رو تحقيقات اين رساله در راستاي كنترل لغزش چرخ به هنگام افزايش سرعت قطار به انجام رسيده است. هدف از كنترل لغزش چرخ قطار، تلاش براي استفاده حداكثر از ضريب چسبندگي بين چرخ و ريل است. چراكه شتاب قطار ارتباط تنگاتنگي با ميزان ضريب چسبندگي بين چرخ و ريل دارد. در راستاي محور تحقيق، كه كنترل لغزش مي باشد، پس از بيان مقدمات و معرفي مفاهيم پايه، نوبت به مدل سازي حركت چرخ قطار بر روي ريل مي رسد. در اين رساله پس از شبيه سازي به كمك مدل نرم افزاري، مدل سازي سخت افزاري انجام‌گرفته است. مدل نرم افزاري از تركيب مدل هاي حركت موجود، معادلات مربوط به حركت، كنترل برداري موتور القايي و تخمين ضريب چسبندگي تشكيل شده است. در مدل سازي سخت افزاري از دو چرخ مماس بر يكديگر استفاده‌شده است. يكي از اين چرخ ها در حكم چرخ داراي محركه قطار بوده و به يك موتور القايي وصل شده است. چرخ ديگر بازيگر نقش ريل قطار است و به يك ژنراتور سنكرون متصل شده است. به كمك يك ميكروپروسسور الگوريتم هاي مورد نياز جهت كنترل سرعت موتور القايي پياده سازي شده‌اند. ژنراتور سنكرون، نقش خود قطار را بر عهده دارد و به يك مجموعه سه فاز بار مقاومتي متصل است. به كمك بار مقاومتي ميزان بار ژنراتور كنترل مي گردد. بار ژنراتور در حكم بار قطار است. بر اساس نقطه حداكثر چسبندگي، سه امكان براي گشتاور محركه قطار وجود دارد؛ 1- گشتاور محركه قطار كوچك‌تر از گشتاور چسبندگي حداكثر باشد، 2- گشتاور محركه قطار بزرگتر از گشتاور چسبندگي حداكثر باشد، 3- گشتاور محركه قطار معادل گشتاور چسبندگي حداكثر باشد. براي موارد اول و دوم با كنترل دامنه گشتاور ماشين هدف قابل دست يابي است. ليكن در مورد كنترل لغزش چرخ قطار در نقطه گشتاور چسبندگي حداكثر، موضوع كاملاً متفاوت است. كنترل چسبندگي به كمك كنترل لغزش انجام مي پذيرد. منحني چسبندگي برحسب لغزش تابع عوامل مختلفي بوده و عملاً يك منحني ثابت در دسترس نيست. ازاين رو در اين رساله روشي نوين جهت استفاده از حداكثر ضريب چسبندگي معرفي و ارائه‌ شده است. همان‌گونه كه نتايج شبيه سازي و پياده سازي نشان مي‌دهند به كمك روش پيشنهادي مي توان لغزش چرخ قطار را در نقطه گشتاور چسبندگي حداكثر كنترل نموده و از اين طريق زمان افزايش سرعت قطار را حداقل نمود.

189306

دانشگاه علم و صنعت ايران

قدرت

دكتر داود عرب خابوري