《機(jī)車新技術(shù)（第四版）》 課件 第六章 機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

單擊此處添加副標(biāo)題第六章機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

匯報(bào)日期01.機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述02.基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)03.機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)目錄機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述01前言

計(jì)算機(jī)應(yīng)用于鐵路機(jī)車控制系統(tǒng)是從20世紀(jì)80年代以來發(fā)展起來的。

機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)最初主要取代電子模擬控制電路解決牽引與制動(dòng)運(yùn)行目標(biāo)及其相關(guān)的控制問題，后來發(fā)展成為包括列車運(yùn)行監(jiān)控、診斷、狀態(tài)信息傳輸與顯示、模塊控制等在內(nèi)的強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。主要有日本的TCMS技術(shù)、歐洲的SIBAS、TCN和美洲的LonWorks技術(shù)，目前均發(fā)展為多CPU計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

日本的TCMSTrainingCertificationandManagementSystem車輛整合管理系統(tǒng)TCMS體系結(jié)構(gòu)基于具有高冗余度的標(biāo)準(zhǔn)TCN。該體系結(jié)構(gòu)使用2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TCMS模塊，每半列車（稱為車組）一個(gè)。TCMS體系結(jié)構(gòu)沿用了HV結(jié)構(gòu)（每個(gè)牽引變壓器有一個(gè)TCMS模塊）。兩個(gè)模塊使用網(wǎng)關(guān)通過列車總線進(jìn)行通信。

歐洲SIBAS鐵路上就開始采用全數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置。實(shí)際上,今天機(jī)車、動(dòng)車的所有控制任務(wù)都可用這類系統(tǒng)來完成。現(xiàn)在該系統(tǒng)已從16位發(fā)展到32位的SIBAS-32系統(tǒng)。由于采用了大容量的信號(hào)處理器,可承擔(dān)大量的實(shí)時(shí)計(jì)算任務(wù),從而使容量提高了10多倍。SIBAS-32系統(tǒng)能大大改善各種控制功能,例如在磁場(chǎng)定向調(diào)節(jié)、最優(yōu)化調(diào)制或防滑/防空轉(zhuǎn)等。SIBAS-32作為鐵路機(jī)車動(dòng)車自動(dòng)化系統(tǒng),通過大容量的系統(tǒng)部件,改善了故障診斷、通信、操作和顯示功能。它不僅適用于電力機(jī)車和電力動(dòng)車,也適用于內(nèi)燃機(jī)車和內(nèi)燃動(dòng)車。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本概念

機(jī)車控制系統(tǒng)一般都具有三個(gè)要素，即控制對(duì)象、信息處理機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。開環(huán)控制與閉環(huán)控制

開環(huán)控制是指無反饋信息的系統(tǒng)控制方式。當(dāng)操作者啟動(dòng)系統(tǒng)，使之進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，系統(tǒng)將操作者的指令一次性輸向受控對(duì)象。此后，操作者對(duì)受控對(duì)象的變化便不能作進(jìn)一步的控制。采用開環(huán)控制設(shè)計(jì)的人機(jī)系統(tǒng)，操作指令的設(shè)計(jì)十分重要，一旦出錯(cuò)，將產(chǎn)生無法挽回的損失。

閉環(huán)控制是指控制論的一個(gè)基本概念。指作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對(duì)輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。帶有反饋信息的系統(tǒng)控制方式。當(dāng)操作者啟動(dòng)系統(tǒng)后，通過系統(tǒng)運(yùn)行將控制信息輸向受控對(duì)象，并將受控對(duì)象的狀態(tài)信息反饋到輸入中，以修正操作過程，使系統(tǒng)的輸出符合預(yù)期要求。閉環(huán)控制是一種比較靈活、工作績(jī)效較高的控制方式，工業(yè)生產(chǎn)中的多數(shù)控制方式采用閉環(huán)控制的設(shè)計(jì)。開環(huán)控制與閉環(huán)控制的優(yōu)缺點(diǎn)

開環(huán)控制和閉環(huán)控制的優(yōu)缺點(diǎn)

一、開環(huán)控制控制器與被控對(duì)象間只有順序作用而無反向聯(lián)系且控制單方向進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可靠。若組成系統(tǒng)的元件特性和參數(shù)值比較穩(wěn)定，且外界干擾較小，開環(huán)控制能夠保持一定的精度。缺點(diǎn)：精度通常較低、無自動(dòng)糾偏能力。二、閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對(duì)控制過程有直接影響。優(yōu)點(diǎn)：精度較高，對(duì)外部擾動(dòng)和系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感缺點(diǎn)：存在穩(wěn)定、振蕩、超調(diào)等問題，系統(tǒng)性能分析和設(shè)計(jì)麻煩。速度環(huán)控制框圖國內(nèi)外計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況

1.國外機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展（一）西門子（SIEMENS)1、SIBAS-16系統(tǒng)：西門子鐵路自動(dòng)化系統(tǒng)2、SIBASIC-KLIP站：外圍智能單元3、SIBAS-32(二）ABB公司

MICAS系統(tǒng)--牽引控制系統(tǒng)

2.國產(chǎn)機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況

1、有觸點(diǎn)控制：SS1型電力機(jī)車

2、模擬控制：SS3、SS4型電力機(jī)車

3、微機(jī)控制：SS8、SS4B、TM1、SS9、DDJ1、SS7D等車型機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)

02機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能、原理及構(gòu)成

1.牽引/制動(dòng)控制1、牽引工況下，牽引電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，此時(shí)系統(tǒng)的主要特性公式表示為：2、制動(dòng)工況下，牽引電機(jī)作為他勵(lì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，制動(dòng)力的調(diào)節(jié)方法可由下面公式看出：補(bǔ)充：加饋電阻制動(dòng)加饋電阻制動(dòng)又稱為“補(bǔ)足”電阻制動(dòng)，在常規(guī)電阻制動(dòng)中，電機(jī)的電樞電流隨著機(jī)車速度的減小而減小，機(jī)車輪周制動(dòng)力也隨著機(jī)車的速度變化而變化。加饋電阻制動(dòng)就是為提高機(jī)車在低速運(yùn)行時(shí)的輪周制動(dòng)力，從電網(wǎng)中吸收電能，補(bǔ)足到電機(jī)的電樞電流中去，以獲得理想的輪周制動(dòng)力。其優(yōu)點(diǎn)一是加寬了調(diào)速范圍，最大制動(dòng)力可以延伸至接近零；二是能較方便地實(shí)現(xiàn)恒制動(dòng)力控制。目前大部分韶山電力機(jī)車都采用這種制動(dòng)方式。一般來說，相控機(jī)車上不另設(shè)加饋電源，而是使用牽引時(shí)整流調(diào)壓電路在制動(dòng)工況作為加饋電源。在加饋區(qū)制動(dòng)時(shí)，只需調(diào)節(jié)半控整流整流電路中晶閘管的移相角即可調(diào)節(jié)加饋電源輸出，及時(shí)補(bǔ)足制動(dòng)電流，維持制動(dòng)電流不變。從理論上講，加饋電阻制動(dòng)可以使機(jī)車制停。而實(shí)際上由于牽引電機(jī)整流器不允許靜止不動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間通過額定電流，以防止整流器過熱而燒毀。故機(jī)車速度低于一定值時(shí)，就切除加饋制動(dòng)，改用空氣制動(dòng)制停機(jī)車。2.控制方法機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制框圖3.機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)031.機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能

1.實(shí)現(xiàn)牽引控制2.電制動(dòng)控制（加饋制動(dòng)）3.防空轉(zhuǎn)|防滑行保護(hù)4.空電聯(lián)合制動(dòng)控制2.機(jī)車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入信號(hào)

1.司控器指令信號(hào)2.牽引電機(jī)電樞電流信號(hào)3.牽引電機(jī)端電壓信號(hào)4.牽引電機(jī)勵(lì)磁電流信號(hào)5.網(wǎng)側(cè)電