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高速列车受电弓主动控制系统

杜彦钦  
【摘要】:在我国铁路高速化电气化的建设浪潮中,高速电力列车成为发展的主流。与之同时,对为高速电力列车提供动力能源的弓网系统的研究也成为高速电力列车研究的重要方向之一。对于受电弓弓网关系的研究,国内外相关领域的学者做了大量切实有效的研究工作,采用了多种控制理论设计了多种主动控制和半主动控制的受电弓,对弓网关系的改善起到了积极的作用。 本文致力于在计算机技术、数字电子技术和相关控制理论的基础上,研究和设计以列车运行速度为控制条件,采用PID控制理论,以C8051F060单片机为系统核心的受电弓主动控制系统。 本文根据本主动控制系统实际应用需求,阐述了系统的功能模块的研究分析,在根据功能分析的基础上,进行了系统硬件和软件的分析设计。 硬件设计上以C8051F060单片机为系统核心,利用该芯片集成的ADC、DAC和串口等内部器件和相关的运算放大器、电平转换芯片、光电耦合器等,实现了本主动控制系统的气压控制、通信、状态检测和控制功能。同时利用光栅传感器和CPLD技术设计了系统备用速度采集单元,提高了系统的通用性。 软件设计上,利用delphi5开发环境完成了上位机人机交互界面的设计。下位机软件设计上利用C语言进行相关功能代码的编写,采用嵌入式软件编程思想,完成对系统硬件的协调工作和其相关功能的实现。 此外,本文对PID控制理论进行简单的分析,进行了相应的软件设计。 最后对系统各部分功能模块进行了调试,并在试验室和实际线路上进行了系统总体的调试和试验,并且对试验数据进行了相关分析。


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