【正文】 ，所以按圖形所得的循環(huán)功稱為 指示功％。因 V是固 定值所以圮可以用一個想象的在一個沖程中不變的平均指示壓 力幾來表示。 根據(jù)熱力學基本知識 .我們有％ =07?,的關系，式中 amp。因此可有下式：環(huán)功可用圖圖形面積大小圖 （ 1 一 1 一 7)來表示 北 京 交 通 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 20 p,=f (111) I 二、柴油機的性能特點及其工作范圍 柴油機在單位時間內(nèi)所作的指示功稱為指示功率。 pe{Pa) 。?是定值，因此上式可以寫成 ?^,=常數(shù) 八 72 (117) %是根據(jù)氣缸的指示功計算出來的氣缸功率，但從柴油機的 使用角度看，我們需要的是從曲軸輸出的有用功率或通稱有效功 率 Nt,顯然％是大于的，因為功率在從活塞到曲軸的傳遞過 程中存在著機械損失：機械損失功率包括：柴油機內(nèi)部各運動零 件間 (如活塞同氣缸壁面、曲軸同主軸承等 )的摩擦損失， 柴油機 為維持獨立運轉(zhuǎn)所必需消耗的驅(qū)動內(nèi)部機構(gòu)(如配氣機構(gòu)等 )和附 屬設備 (如冷卻水泵、滑油泵等 )的功率，以及消耗于進、排氣過 程的泵氣損失等等。 ,這個角度稱為機械角度。如有導體去切割這種磁場， 經(jīng) 過 N， S —對磁極，導體中所感應產(chǎn)生的正弦電動勢的變化亦為一 個周期，變化一個周期即經(jīng)過 360176。 電角度。 ,而機械角度總是 360。線圈由一匝或多匝串聯(lián)而成，它有兩個引出線，一個叫首 端，另一個叫末端。表 示，一般用槽數(shù)計算。的繞 組稱為整距 繞組，的繞組稱為短距繞組 ， amp。 常用的是整距和短距繞組。由于定子槽在定子內(nèi)周上 , 是均勻分布的。 a = (五）每極每相槽數(shù) q 每一個極下每相繞組所占的槽數(shù)，成為每極每相槽數(shù)，用符 號 q 表示， 2 pm 式中 m——相數(shù)。而機 械角 P 永遠是 360176。 基波磁密 8, =5m sincr = _6 ? sin — x m m T 方 ?為 8 的最大值， a 為電角度。 (0 =27qjn/60 單位： rad/s 或 =360pw/60 ( 176。 當電機的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，由于轉(zhuǎn)子上有； ?對主磁極，導體 A 中基波電動勢變化了； ?周， 己知電機每秒轉(zhuǎn)了 n/60 轉(zhuǎn)，所以導體 A 基波電動勢的頻率 f 為 ： / = /?n/60 (Hz) 用頻率 f 來表示轉(zhuǎn)子的電角速度必時有： co=27ipnl6Q = 2 對 (rad/s) 導體中感應基波電動勢的最大值為： K = BJv =營 0^)/(2/) = KfBJz = ? 式中 =amp。 導體基波電動勢（有效值）為 E = ~ ~ 中 0)的單位是 Wb。 整距線圈的基波電動勢為 ： amp。一個線圈兩邊 的距離％叫節(jié)距，用空間電角度表示，巧 幾的線圈是整距線圈 . 整距線圈基波感應電動勢為 163。 三相交流發(fā)電機的 繞組并聯(lián)支數(shù)用 a 表示時，每相基波電動勢為 : = ^^^0) a — AAAfWkqb 是一相繞組串聯(lián)的總匝數(shù)； a 為基波繞組系數(shù)，在這里 amp。等于電樞電流 I,氣隙主 磁通 162。因此，串勵電動機 的電動勢平衡方程式，轉(zhuǎn)矩平衡方程式電動勢公式及轉(zhuǎn)矩公式為 U = E0+IaRd+ JfRs = CM + Ia {Rd + Rs) Tcm=C^a=C39。Mll 可得 電 機 轉(zhuǎn) 速 n = C： /a C； ^ 式中， Rd——串勵電樞電組； Rs——串勵勵磁電阻： 北 京 交 通 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 24 K——回路總電阻，即為 \之和： C: = C,Kf C: = CMKf Kf——表示主磁通與勵磁電流的比例系數(shù) 25 恒功率調(diào)速方式： 電動機內(nèi)部有損耗，這些損耗最終都變成熱能，若損耗過大 , 在長期運行時，由于電動機溫度太高毀損壞電動機的絕緣。 26 第二節(jié) 建模過程，流程推導，公式推導。） (一）控 制模式 推峰機車遙控系統(tǒng)的主要工作方式為，系統(tǒng)根據(jù)地面命令， 控制機車按指令要求運行，并用機車采樣進行回饋調(diào)節(jié)以減小機 車狀態(tài)與指令的差別，使機車勻速平穩(wěn)運行，從這一點講，根據(jù) 自動調(diào)節(jié)的定義，在不考慮指令階躍變化的情況下。所以，應用調(diào)節(jié)理論，在 忽略一些次要因素的情況下，可對系統(tǒng)進行粗略的分析。所以 .對于一個這樣的系統(tǒng)，我們可 給出它的原理框圖如圖 3。而柴油機轉(zhuǎn)數(shù)的變化 通過聯(lián)軸節(jié)帶動三相交流同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) ， 進而將轉(zhuǎn)數(shù)的 變化轉(zhuǎn)化為電流的變化，變化后的牽引電流經(jīng)整流柜整流后 ， 供 給牽引機車走行的六臺直流串勵電動機，將牽引電流的 變化轉(zhuǎn)為 牽引力矩的變化，進而改變機車速度，并將速度采樣反饋回控制 主機與速度給定進行比較，利用差值進行回饋控制。 在圖 3中，勵磁電流的變化在某一特定場合，即機車正常牽 引，不作磁場削弱操作與故障勵磁等特殊操作時，牽引電機組的 勵磁電 基本上為一定值，所以對圖 3 的簡化框圖，我們可用圖 4 來表示。但由于在機車實際 工作工程中，影響機車運行特性的因素很多，如柴油機本身所具 有的功率調(diào)節(jié)設備所形成的柴油機恒功率反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響 ， 發(fā)電機勵磁變化與調(diào)節(jié)的影響，串勵電機運行特性的影響，使機 車的傳遞函數(shù)無法用一個精確的數(shù)學模式來表達 ， 也使得機車的 運行工況的分析很難得出定量的結(jié)果，所以對機車運行工況的分 析只能在忽略一 些次要因素狀態(tài)下 ， 做簡單的定性的分析 ， 并通 過大量試驗來驗證與修改。所以我們這里所作的分析只是很粗略的和不完善的。并且該系統(tǒng)模式是在忽略許多客觀因素下建立的 ， 所以難 免有不完善部分。 由柴油機功率特性 N, = P,Vhin39。 柴油機有效功率： 作用于活塞的平均有效壓力； 柴油機汽缸容積： 7’ 柴油機氣缸數(shù)； 28 而 N?二 G f H 入丨 M 式中： 0/每秒供油量化 /3)。 久 有效熱效率 ， 對高速柴油機一般為 0. 30? 0. 40。 學士學位論文 編組站推峰機車推峰速度無線遙控系統(tǒng) 29 對于三相交流同步發(fā)電機，我們可列出公式 電動勢 E0 = 4,44 fmkqf ⑷ 式中 ： / = 171。1601 aRd (5) kx = AA^pcokq^/60 代入 (5測有 U = k39。_I0Rd (6) 式中 ： t/電機輸出電壓 /190。電機轉(zhuǎn)速 八 牽引電流 由電動機與發(fā)電機特性及牽引方式可知 則 [kxn,U]IRs=[k2Unykz 整 理 后 得 出 牽 引 轉(zhuǎn) 數(shù)《 與 柴 油 機 轉(zhuǎn)速 n ~ (k2Rd +ki)U/Rd k39。 = (k2Rd+k,)/Rd k = (k,k,)IRd 則有 n = k39。 ： = k ? Gf 則轉(zhuǎn)速與供油量的關系為 ： n = kVm3f 由式中可知當供油量 (^上升時，電機電壓也上升，使得電動 機轉(zhuǎn)數(shù)D 上升，使機車的運行加速力增加，當機車運行加速力大 于列車阻力總和時，列車就做加速運行。a也隨之下降，使得列車加速力下降 ， 以達到調(diào)速的目的。 Of(0 = K[n{t)^j[n{t)dt +Tddn(t)idt] 仰 對于微分方程 ， 釆用數(shù)值積分的方法 ， 則可用計算機來解題 ^ 當 計 算 步 長 確 定 后 ， 微 分 方 程 可 離散 化 為 ： G, = k{n(n)+務實 ”Q)+吾 [咖 )n{n 1)]} (13) 應用該式所求值為一步式，即每次都在目的值，在實際中將 使超調(diào)量增加 ， 進而延長系統(tǒng)進入穩(wěn)定的時間。) = G}(ri)Gy(n\) = k[n{n)n(n1))+71/Tt ?171。) + Td jT[171。)2n{nl) + n(n2 但用這種增量法，在給定信號發(fā)生階躍變化或機車啟動時， 由于機車惰性使超調(diào)量仍很大。 且令 當 定 值 時 K,=l 當岣 ) 定值時 K,=Q 32 即當偏差較小時尤 ,不起作用，偏差較大時才加入積分作用 ， 使調(diào)速曲線的超調(diào)量降低，而又不延長過渡過程時間。則還 需進一步完善 ， 以及應用各種傳感部件增加控制系統(tǒng)的感應能力 和智能化自學習功能 ， 將忽略的因素逐步加進去，在此基礎上再 進行系數(shù)調(diào)整。 ：推峰機車遙控系統(tǒng)加電開機后，系統(tǒng)首先將 對系統(tǒng)時鐘進行調(diào)整 ， 該步驟可分別實現(xiàn)兩個功能， SP: (1)由 司機置入現(xiàn)時鐘作為時間標志用。0 用來記錄設備運行 時間。系統(tǒng)將對主機、 接口進行全面檢測，以保證開機完好，防止設各帶故障運行。 33 2. 中斷服務模塊：見圖 6,因為系統(tǒng)采用中斷方式，不能直 接識別中斷對象，所以系統(tǒng)產(chǎn)生中斷后將首先判別中斷狀態(tài)，當 機車未進入推峰位置前系統(tǒng)每 4秒鐘中斷一次 ， 將速度釆樣并顯 示在顯示器上，同時對時鐘進行調(diào)整后，轉(zhuǎn)入接收軌面股道號軟 件。 圖 6 中斷服務模塊流程圖 圖 5初始化模塊流程圖 34 圖 7 股道接收模塊流程圖 進入節(jié)拍工作后，由節(jié)拍計數(shù)器的內(nèi)容分別引導程序轉(zhuǎn)向柴 油機轉(zhuǎn)速處理 ， 即控車輸出 （ 1拍 ）； 指令接收 （ 2拍 ）； 和速度 釆樣處理 （ 1拍）各自處理完畢后轉(zhuǎn)向守候狀態(tài)。 確保控車安全。 35 4. 控制指令接收與回執(zhí)釆集發(fā)送模塊 ： 見圖 8,在系統(tǒng)每次 中斷轉(zhuǎn)移到指令接收服務程序后，主機將與股道接收模塊同樣對 指令存貯醫(yī)進行檢測，當檢測完畢后 ，則應再次從軌道信號接口 進 行股道輸入 ， 若所輸入的股道號內(nèi)容不為則 應將此次輸 入與前次接收的內(nèi)容作一比較，以清除迂回操作階段所輸入的內(nèi) 容。主機先將機車工作狀態(tài)，采 樣并作回執(zhí)編碼，在編碼的過程中，檢測回執(zhí)采樣信號的正確性 ， 當回執(zhí)不正確次數(shù)超過定數(shù) n時系統(tǒng)將報警。 在指令接收過程中，主機在機車進入推峰位置第一次接收到 地面對該股道的控制指令信號前，將直接轉(zhuǎn)向?qū)邮战涌谶M行初 始化：若以前接收到過指令信號，則判別從上次信號接收到現(xiàn)在 的間隔時間，間隔超過 3秒鐘，則認為接收故障，主機將控制機 車執(zhí)行停車操作；當間隔超過 3 分鐘時 ， 則認為機車己經(jīng)完成此 次推峰任務，將清理控制系統(tǒng)工作現(xiàn)場并轉(zhuǎn)向股道接收，準備下 一次推送作業(yè)。對于定速控制，則將給定速度值置 入速度寄存比較器，再進行機車控制。 37 ：車載 LCD 顯示器，主機，零層箱 ， 車載感應器 , 車載天線，制動機 ， 車速傳感器： B. 各個部分設備的所應具備的功能： 舉綠 LCPf 示器：智能化并自帶漢字庫 ， 內(nèi)置編程接口和驅(qū) 動 ,采用 RS232 接口，與主機通訊；要求能適應 ? 55 r： 工作溫度、亮度可調(diào)、采用 12V供電（由主機供電 )， 功耗 應盡量小，自身不發(fā)熱；遙控 啟動按鈕（自復式）集成到顯 示器箱上，并留出單獨的接口 （ 3線，航空插頭 )： 車載通信、測試、控制的核心： _倩方頭： 4 個 RS232 串口完成 ： “ 顯示控制 39。由零層箱內(nèi)部繼電器電路的聯(lián)鎖 關系來控制速控手柄，換向手柄及制動機。顯示器顯示的內(nèi)容包括有地面送出的控制命 令內(nèi)容，機車是否使用遙控及在遙控工作狀態(tài)下的機車工作有關 顯示。 最初車載 設 39 圖 10 PID 速度處理模塊流程圖 對于加速差值法，機車對速度采樣后，計算速度差與加速 度并根據(jù)速度差與加速度的關系決定機車控制方式。 當給定速度小于機車速度且加速度小于定值 C 時機車做保 位操作，當加速度大于或等于 C 時，機車降位運行：當給定速度 等于機車速度時加速度大于 0 作降位運行，加速度小于 0 作升位 運行，加速度等于 Q 位作保位運行。 在推峰機車遙控系統(tǒng)中應用微機，還屬于初始階段，對于在該系統(tǒng)中應用控制理論以實現(xiàn)最優(yōu)控制的研究還有待于深入，本文只 作 了一些膚淺的論述。1 路 ”，“制 動機控制 4 路 ” ， “ 機車換向手柄 4 路 ” ， “ 速控手柄 5 路 零層箱 ：主機開出的信號隔離、驅(qū)動，開入的隔離，基本上 由繼電器構(gòu)成；根據(jù)應用的要求，設計內(nèi)部聯(lián)鎖電路，主要 : 前進、后 退聯(lián)鎖；制動與速控的聯(lián)鎖： 車載感應器 ： 安裝在機車底部，與車載主機用電纜連接，發(fā) 出能量來觸發(fā)點式應答器，接收點式應答器發(fā)送的位置信息 , 采用現(xiàn)機車信號所用產(chǎn)品； 40 車載天線 ： 安裝在機車頂部，用于發(fā)射，接收無線電信號， 采用現(xiàn)機車信號所用產(chǎn)品； 制動機 ： 東風一 7 型內(nèi)燃機車是氣動制動，如要對其進行控制 需另加一控制