[發明專利]受電弓靜態拉力檢測儀和受電弓靜態拉力檢測控制方法

有效

• 申請號: 202011258824.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112362212B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張華;王迎科;賴華文;向前;周文;王佳卿;徐平;王艷杰;林范娟
• 申請（專利權）人: 常州路航軌道裝備有限公司;中國鐵路上海局集團有限公司上海動車段
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01M13/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 常瑩瑩

1.受電弓靜態拉力檢測控制方法，其特征在于，包括：

建立繞線輪(6)動態模型；

設計滑模控制律；

形成滑模控制模型，根據所述滑模控制模型控制繞線速度；

其中，建立繞線輪(6)動態模型包括繞線輪(6)動態模型J為繞線輪(6)轉動慣量，v為檢測繩(1)繞線速度，為檢測繩(1)繞線加速度，r為繞線半徑，u為控制量即電機轉矩，F為受電弓拉力，T_f為摩擦阻力矩；

其中，r隨繞線長度l變化，具體為：每圈檢測繩(1)的高度差為d_s為檢測繩(1)直徑，w為繞線輪(6)槽寬；

考慮檢測繩(1)形變的影響，實際每圈繞線半徑變化量Δr＝ηh，其中η為形變修正系數，0.86＜η＜1；

可得第n圈檢測繩(1)在繞線輪(6)上的繞線半徑為對應的繞線長度為其中r₀為繞線輪(6)內圈半徑；

繞線半徑r隨繞線長度變化過程為分段函數r(l)；

其中，設計滑模控制律包括：

控制變量速度誤差e＝v_e-v，v_e為額定繞線速度；

為控制繞線速度等于額定繞線速度，即e＝0，設計滑模面為s＝ke＝k(v_e-v)＝0，k為常數，

對其求導可得

設計PID趨近律為：

k_p為比例環節參數，k_d為微分環節參數；

將系統模型帶入趨近律可得滑模控制律為：

其中：F通過張力傳感器測得，r通過磁編碼器測得繞線長度l，進而通過r(l)求得；

為使運動軌跡快速達到切換面s＝0，加入調整力矩T_d＝λsgn(s)則控制律為同時，為減少系統抖動，加入積分項，則最終控制律為：

其中k_i為積分環節參數，積分飽和函數通過調整參數k、k_p、k_i、k_d、λ可使滑模控制達到繞線勻速控制。

2.受電弓靜態拉力檢測儀，用于如權利要求1所述的受電弓靜態拉力檢測控制方法，所述檢測儀包括檢測繩(1)，所述檢測繩(1)依次穿過測速輪(2)、張力輪(3)、導向輪(4)和繞線裝置的繞線輪(6)，所述測速輪(2)、張力輪(3)、導向輪(4)和繞線裝置的繞線輪(6)設置在支架(5)上形成一個導輪支座組件，其特征在于，所述繞線輪(6)包括繞線軸(61)和設置在所述繞線軸(61)兩端的第一擋線盤(62)、第二擋線盤(63)，所述第一擋線盤(62)和第二擋線盤(63)之間形成為所述繞線輪(6)的繞線槽(64)，所述繞線輪(6)轉動收線時，所述檢測繩(1)交錯地盤入所述繞線槽(64)。

3.根據權利要求2所述的受電弓靜態拉力檢測儀，其特征在于，所述第一擋線盤(62)上開設有限位孔(621)，所述限位孔(621)緊靠所述繞線軸(61)，所述檢測繩(1)的第一端通過所述限位孔(621)穿入所述繞線槽(64)，且所述檢測繩(1)的第二端被限位固定在所述限位孔(621)處。

4.根據權利要求3所述的受電弓靜態拉力檢測儀，其特征在于，所述檢測繩(1)的第二端通過固定件(7)限位固定在所述限位孔(621)處，所述固定件(7)與所述檢測繩(1)的第二端固定連接，且所述固定件(7)無法穿過所述限位孔(621)。

5.根據權利要求4所述的受電弓靜態拉力檢測儀，其特征在于，所述第二擋線盤(63)上開設有穿線槽(631)，且所述第二擋線盤(63)與所述限位孔(621)的位置相對處形成在所述穿線槽(631)上。

6.根據權利要求5所述的受電弓靜態拉力檢測儀，其特征在于，所述穿線槽(631)沿著所述繞線軸(61)的徑向延伸。