一种焦化机车自动高效走行及精准对位方法
阅读说明：本技术 一种焦化机车自动高效走行及精准对位方法 (Automatic efficient traveling and accurate alignment method for coking locomotive ) 是由 陈勇波 王乐 袁胜利 陈明 陈小享 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种焦化机车自动高效走行及精准对位方法,包括变频器、交流电机、减速机、走行轮、以及制动器,交流电机与减速机之间连接有联轴节,减速机与走行轮之间连接有轴承,变频器位于焦化机车内,制动器位于交流电机轴与减速机间的连轴上。包括如下步骤：S1、机车车轮安装编码器,轨道侧边安装码牌,用以检测机车实时位置及实现目标位置停车；S2、输入机车参数：交流电机相关参数A、传动机构相关参数B、负载F-(l),制动器参数C,环境参数D,机车走行参数E；S3、当接收到走行任务及走行目标位置S-(d),根据检测的当前位置S-(t)、目标位置、当前运行状态G、及参数A、B、F-(l)、C、D、E规划一条机车从当前位置到目标位置的运行速度曲线。(The invention discloses an automatic high-efficiency traveling and accurate alignment method for a coking locomotive, which comprises a frequency converter, an alternating current motor, a speed reducer, traveling wheels and a brake, wherein a coupling is connected between the alternating current motor and the speed reducer, a bearing is connected between the speed reducer and the traveling wheels, the frequency converter is positioned in the coking locomotive, and the brake is positioned on a connecting shaft between an alternating current motor shaft and the speed reducer. The method comprises the following steps: s1, installing an encoder on a locomotive wheel, and installing a code plate on the side edge of a track, wherein the code plate is used for detecting the real-time position of the locomotive and realizing parking at a target position; s2, inputting locomotive parameters: related parameters A of the alternating current motor, related parameters B of the transmission mechanism and load F l Brake parameter C, environment parameter D and locomotive running parameter E; s3, when receiving running task and running target position S d Based on the detected current position S t Target position, current operating state G, and parameters A, B, F l C, D, E a curve of operating speed of the locomotive from a current position to a target position is planned.)
技术领域
本发明涉及焦化机车技术领域，具体为一种焦化机车自动高效走行及精准对位方法。
背景技术
焦化机车工作区域气温高、烟尘含量大，焦化机车走行及控制现主要依赖于司机，机车走行频繁导致司机长时间疲劳驾驶，不仅影响身体健康同时无法保证机车走行效率、平稳性以及对位精度，同时机车走行一般采用有级调速方式，调速过程存在较大速度震荡现象，增加机械疲劳，减少机车机械器件使用寿命。
目前机车停位制动距离均采用固定距离值，停位位置偏差因受环境干扰影响导致停车位置重复误差大；焦化机车运行速度一般采用开环控制，运行速度受环境干扰、负载等影响导致实际运行速度低于期望速度，影响运行效率，为此我们提出一种焦化机车自动高效走行及精准对位方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦化机车自动高效走行及精准对位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
设计一种焦化机车自动高效走行机构，包括变频器、交流电机、减速机、走行轮、以及制动器，所述交流电机与减速机之间连接有联轴节，所述减速机与走行轮之间连接有轴承，所述变频器位于焦化机车内，所述制动器位于交流电机轴与减速机间的连轴上。
优选的，所述变频器采用V/F控制来调节机车速度，所述变频器中写入不同频率。
优选的，所述交流电机输出转速不同带动所述走行轮速度改变。
本发明还提出了一种焦化机车自动高效走行和精准定位方法，包括如下步骤：
S1、机车车轮安装编码器，轨道侧边安装码牌，用以检测机车实时位置及实现目标位置停车；
S2、输入机车参数：交流电机相关参数A、传动机构相关参数B、负载Fl，制动器参数C，环境参数D，机车走行参数E；
S3、当接收到走行任务及走行目标位置Sd，根据检测的当前位置St、目标位置、当前运行状态G、及参数A、B、Fl、C、D、E规划一条机车从当前位置到目标位置的运行速度曲线；
S4、走行开始，开启走行时间计时器记录走行时间t1，计算当前走行期望速度，并采用速度反馈及加速度前馈的控制策略控制速度，输出控制量，计算出变频器输入频率值；
S5、机车接近目标位置进入低速爬行阶段时，开启刹车距离制动实时计算，并判断目标剩余距离是否小于刹车制动距离，当判断为是时制动器立即开启制动，进行刹车；
S6、稳定停车后即完成一次走行任务，若有新的走行需求，则跳入S3开启新一次机车走行动作。
优选的，所述电机相关参数A＝(a0,...,ai)、传动机构相关参数B＝(b0,...,bm)、负载Fl，制动器参数C＝(c0,...,cn)，环境参数D＝(d0,...,dk)机车走行参数E＝(e0,...,ej)，其中i、m、n、k、j∈(1,2,...)。
优选的，所述运行速度曲线为S型曲线，保证运行平滑，即v(t)＝f(J,amax,vmax,vlow,t)，其中t为走行时间。
优选的，所述当前走行期望速度v1＝f(J,amax,vmax,vlow,t1)，所述输出控制量un＝[un-1+kp(en-en-1)+kd(en-2en-1)+en-2+un-1]+kaa+vref，所述变频器输入频率值其中i为减速比；fe为额定频率；DD为车轮直径；nene为额定转速。
优选的，所述刹车距离制动实时计算即L＝f1(C,Fl,v)，其中v为机车走行速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提出方法可取代司机，在输入目标位置及命令后自动、高效、平稳、精准走至目标位置，大大降低司机工作强度；
2、本发明提出方法采用无极调速，调速阶段平缓，避免速度冲击，延长机械器件使用寿命；
3、本发明提出方法通过制动距离计算模型，自适应环境影响，提高停车重复精度；
4、本发明提出方法通过速度控制模型保证机车运行速度。
附图说明
图1为本发明焦化机车机械传动机构受力示意图；
图2为本发明中一次行走流程图；
图3为本发明中长、短距离速度规划曲线；
图4为本发明中速度控制示意图；
图5为本发明装煤车一次走行速度曲线图；
图6为本发明装煤车一次走行位移曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1-6，本发明公开一种焦化机车自动高效走行机构，包括变频器、交流电机、减速机、走行轮、以及制动器，交流电机与减速机之间连接有联轴节，减速机与走行轮之间连接有轴承，变频器位于焦化机车内，制动器位于交流电机轴与减速机间的连轴上。其机械传动机构受力如图1所示，变频器采用V/F控制来调节机车速度，变频器中写入不同频率；交流电机输出转速不同带动走行轮速度改变。
本发明还公开了一种焦化机车自动高效走行和精准定位方法，包括如下步骤：
S1、机车车轮安装编码器，轨道侧边安装码牌，用以检测机车实时位置及实现目标位置停车；
S2、输入机车参数：电机相关参数A＝(a0,...,ai)、传动机构相关参数B＝(b0,...,bm)、负载Fl，制动器参数C＝(c0,...,cn)，环境参数D＝(d0,...,dk)机车走行参数E＝(e0,...,ej)，其中i、m、n、k、j∈(1,2,...)；
S3、当接收到走行任务及走行目标位置Sd，根据检测的当前位置St、目标位置、当前运行状态G、及参数A、B、Fl、C、D、E规划一条机车从当前位置到目标位置的运行速度曲线，该运行速度曲线为S型曲线，保证运行平滑，如图3所示，即v(t)＝f(J,amax,vmax,vlow,t)，其中t为走行时间；
S4、走行开始，开启走行时间计时器记录走行时间t1，计算当前走行期望速度v1＝f(J,amax,vmax,vlow,t1)，，并采用速度反馈及加速度前馈的控制策略控制速度，输出控制量un＝[un-1+kp(en-en-1)+kd(en-2en-1)+en-2+un-1]+kaa+vref，整个控制系统示意图如图4所示，其中反馈控制采用增量式PI控制。计算出变频器输入频率值其中i为减速比；fe为额定频率(单位HZ)；DD为车轮直径(单位m)；nene为额定转速(单位rpm)；
S5、机车接近目标位置进入低速爬行阶段时，开启刹车距离制动实时计算，即L＝f1(C,Fl,v)，其中v为机车走行速度，并判断目标剩余距离是否小于刹车制动距离，当判断为是时制动器立即开启制动，进行刹车；
S6、稳定停车后即完成一次走行任务，若有新的走行需求，则跳入S3开启新一次机车走行动作。
该方法主要包含三个内容：
1、根据机车参数(包括电机参数、传动机构参数)、负载情况、制动器参数、机车走行参数、环境相关参数、机车位置及目标位置规划机车走行速度曲线；
2、机车控制模型，机车走行过程实时控制速度，使其跟踪期望速度曲线；
3、机车接近目标位置时，启动刹车制动距离计算，以保证机车停车精度。
该方法机车一次走行流程如图2所示，在某焦化厂装煤车上一次走行控制效果如图5和图6所示，走行起始位置为210.386m，走行目标位置为270.322m。装煤车多次走行、不同走行目标走行对位精度为±5mm。
工作原理：本发明首先机车车轮安装编码器，轨道侧边安装码牌，用以检测机车实时位置及实现目标位置停车；输入机车参数：电机相关参数A＝(a0,...,ai)、传动机构相关参数B＝(b0,...,bm)、负载Fl，制动器参数C＝(c0,...,cn)，环境参数D＝(d0,...,dk)机车走行参数E＝(e0,...,ej)，其中i、m、n、k、j∈(1,2,...)；当接收到走行任务及走行目标位置Sd，根据检测的当前位置St、目标位置、当前运行状态G、及参数A、B、Fl、C、D、E规划一条机车从当前位置到目标位置的运行速度曲线，该运行速度曲线为S型曲线，保证运行平滑，如图3所示，即v(t)＝f(J,amax,vmax,vlow,t)，其中t为走行时间；走行开始，开启走行时间计时器记录走行时间t1，计算当前走行期望速度v1＝f(J,amax,vmax,vlow,t1)，，并采用速度反馈及加速度前馈的控制策略控制速度，输出控制量un＝[un-1+kp(en-en-1)+kd(en-2en-1)+en-2+un-1]+kaa+vref，整个控制系统示意图如图4所示，其中反馈控制采用增量式PI控制。计算出变频器输入频率值其中i为减速比；fe为额定频率(单位HZ)；DD为车轮直径(单位m)；nene为额定转速(单位rpm)；机车接近目标位置进入低速爬行阶段时，开启刹车距离制动实时计算，即L＝f1(C,Fl,v)，其中v为机车走行速度，并判断目标剩余距离是否小于刹车制动距离，当判断为是时制动器立即开启制动，进行刹车；稳定停车后即完成一次走行任务，若有新的走行需求，则跳入S3开启新一次机车走行动作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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