基于相似度建模的永磁牵引列车健康优化控制-仪器仪表学报.PDF

第３８卷　第２期 仪 器 仪 表 学 报 Ｖｏｌ３８Ｎｏ２ ２０１７年２月 ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｆｅｂ．２０１７ 基于相似度建模的永磁牵引列车健康优化控制 牛　刚，江俊杰 （同济大学 铁道与城市轨道交通研究院　上海　２０１８０４） 摘　要：为了保障永磁牵引列车退磁故障发生时的安全性，并缓解由此导致的电制动力下降及闸瓦磨耗加剧问题，提出了一种 基于相似度建模（ＳＢＭ）的健康优化控制方法，该方法通过在线监测数据与历史数据的相似度运算，自适应地估计剩余磁通量并 生成最优的空气制动Ｆｖ特性曲线。以西门子Ｓｙｎｔｅｇｒａ永磁同步电机牵引系统为例，对多种工况下的退磁监测和健康优化控制 效果进行了仿真验证，在退磁估计准确性、相对磨耗优化和安全性保障等方面取得了预期的效果。 关键词：永磁同步电机；预测与健康管理；优化控制；基于相似度建模 中图分类号：ＴＨ３９　　　文献标识码：Ａ　　国家标准学科分类代码：５８０．３０ ＨｅａｌｔｈｏｒｉｅｎｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒＰＭＳＭｒａｉｌｖｅｈｉｃｌｅｓｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｂａｓｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇ ＮｉｕＧａｎｇ，ＪｉａｎｇＪｕｎｊｉｅ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔ（ＩＲＴ），ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｌｉｅｖｅｔｈｅｗｅａｒｏｆｂｒａｋｅｓｈｏｅａｎｄｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆＰＭＳＭｄｒｉｖｅｎｒａｉｌｖｅｈｉｃｌｅｓｗｉｔｈｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｆａｕｌｔ，ａ ｎｏｖｅｌｈｅａｌｔｈｏｒｉｅｎｔｅｄｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｂａｓｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇ（ＳＢＭ）．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｅｓｔｉｍａｔｅｓｔｈｅｆｌｕｘｏｆＰＭＳＭａｎｄｇｅｎｅｒａｔｅｓｔｈｅＦｖｐｒｏｆｉｌｅｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｂｒａｋｅｗｉｔｈｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｄａｔａａｎｄ ｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａ．ＴｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｂｅｎｅｆｉｔｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｃｈｅｍｅｉｓｖａｌｉｄａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｓｉｍｕｌａｔｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｔｈｅＳｙｎｔｅｇｒａ ＰＭＳＭｒａｉｌｖｅｈｉｃｌｅ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｃｃｕｒａｔｅａｌａｒｍｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｄａｍａｇｅｐｒｏｇｎｏｓｉｓｏｆｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒｅａｌｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃａｎｂｅｒｅａｃｈｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｌｉｅｖｅｔｈｅｂｒａｋｅｓｈｏｅｗｅａｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｐｒｏｇｎｏｓｉｓａｎｄｈｅａｌｔｈｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｂａｓｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇ 近年来，国内外学者在传统ＰＨＭ技术的基础上，进 １　引　　言 一步提出了自愈控制、危机自主管理、工程免疫系统等新 ［７１２］ 的健康管理理念 。这些理念将 ＰＨＭ技术嵌入到了 现代装备系统日趋复杂化，故障往往具有突发性，部