선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 공전이 발생 하면, 바 퀴와 레일사이의 점착력이 감소하여 견인력은 현저히 감소하게 된다. 그러므로 본 논문에서는 실제 시스템의 경우와 같은 전동차의 공전현상을 분석하기 위해서 1C4M에 의해 구동되는 축소형 철도차량시스템에 대하여 모델링 하였다.
제안 방법
- [1] 바퀴와 레일사이의 실제 점착력계수를 부하 토크 외란 관측기를 통하여 실시간으로 추정하고, 추정된 점착력계수를 이용하여 최대점착력에서 동작하도록 하였다.
- [2] 부하 토크외란 관측기를 통하여 상태변수인 점착 력계수를 추정하므로 시스템의 외란 및 파라메터 설정에 대하여 안정적인 제어가 되도록 하였다.
- 그러므로 본 논문에서는 최대 견인력 제어를 위해서 부하 토크 외란 관측기를 통하여 점착력계수를 추정 한다. 추정한 점착력계수의 미분치를 PI 토크 제어하여, 추정된 점착력이 최대점착력에서 유지되도록 전동기를 토크 제어하는 Anti-slip제어 알고리즘을 제안 한다.
- 이와 같은 제어 알고리즘을 구현하기 위하여 1C4M(1-ontroller 4-Motor) 축소형 철 도차량시스템을 이용하여 제안된 알고리즘을 시뮬레 이션과 실험을 통하여 확인하였다. 또한 실제 철도차 량시스템의 경우 선로 표면의 상태 변화 및 차량속도 의 가감에 따른 공전속도에 대한 점착력의 관계를 축소형 철도차량 시스템으로 구현하여, 실제 철도차량시스템의 경우와 비교 분석하여 최대 견인력제어가 되도록 하였다.
- 점착력계수를 추정하기 위한 부하외란토크는 각 전동기 별로 연산하여 평균값을 이용하였고, 부하외란토크는 견인전동기 4대의 전동기 속도 평균값을 이용하여 추 정하였다. 또한 점칙력계수의 미분치는 노이즈에 강인한 미분관측기를 구성하여 사용하였다.
- Fig 13은 non Anti-slip PI토크제어 경우이고, Fig 14는 Anti-slip PI토크제어의 경우이다. 마찰력이 견인력 요구치보다 작은 상태에서의 재점착 제어 특성을 검토하기 위해, 한 시점에서 물을 주입한 후에 물의 주입을 차단함으로써, 물을 주입한 시점에서 감소된 마찰력이 계속해서 감소상태를 유지하도록 하였다. 이 경우 추정된 점착력에 의해 전동기 구동력은 안정적으로 제어된다.
- 본 논문에서는 부하토크외란 관측기를 구성하여 점착력계수를 추정하고, 추정한 점착력계수의 미분치를 PI 토크 제어하여 다음과 같은 결론를 얻었다.
- 전기철도차량 시스템은 일반적으로 5M5T(5 Motor Cars and 5 Trailer Cars)로 구성된다. 본 논문에서는 전동차의 견인력 제어 시스템을 모델링하고, Anti-slip 제어시스템을 구성하였다. 전동차는 바퀴-레일간의 점 착력에 의해 견인력이 발생하기 때문에, 점착력 이상의 구동력 은 공전을 발생 시킨다.
- 실제 점착력계수에 대한 추정 점착력의 특성을 확인하고, 점착력계수 변화시 Anti-sHp 제어의 특성을 확인하기 위해서 철도차량 시스템의 점착력계수 추정 블록도와 점착력과 공전속도사이 특성 곡선인 Fig 2, 3을 이용하여 Fig 7과 같이 모델링하여 시뮬레이션 하였다. Table 1은 시뮬 레이션에 사용한 파라메터를 나타낸다.
- 제어알고리즘을 구현하기 위해서 TMS320 -VC33 DSP를 이용하였고, PWM 출력과 4개의 전동기 속도, 1개의 관성체 속도를 검출하여 사용하기 위하여 ALTERA사의 EP1KQC208-2를 사용하였다. 유도 전동기의 벡터제어방법은 회전자 자속기준 벡터제어를 이용하였으며, 전류제어루프는 200[uS]마다 동작되도록 하였으며, 속도제어루프는 5[mS]마다 제어되도록 하였다.
- 또한 부하토크 외란관측기는 구조가 간단하며, 시스템의 외란 및 각종 제어이득, 시스템의 상수 변화에 대해서도 견실한 견인력 제어 특성을 가지고 있다. 이와 같은 제어 알고리즘을 구현하기 위하여 1C4M(1-ontroller 4-Motor) 축소형 철 도차량시스템을 이용하여 제안된 알고리즘을 시뮬레 이션과 실험을 통하여 확인하였다. 또한 실제 철도차 량시스템의 경우 선로 표면의 상태 변화 및 차량속도 의 가감에 따른 공전속도에 대한 점착력의 관계를 축소형 철도차량 시스템으로 구현하여, 실제 철도차량시스템의 경우와 비교 분석하여 최대 견인력제어가 되도록 하였다.
- Fig 6은 부하토크 외란관측기을 이용한 Anti-slip PI토크 제어시스템의 전체제어블록도를 나타낸다. 점착력계수를 추정하기 위한 부하외란토크는 각 전동기 별로 연산하여 평균값을 이용하였고, 부하외란토크는 견인전동기 4대의 전동기 속도 평균값을 이용하여 추 정하였다. 또한 점칙력계수의 미분치는 노이즈에 강인한 미분관측기를 구성하여 사용하였다.
- 그러므로 본 논문에서는 최대 견인력 제어를 위해서 부하 토크 외란 관측기를 통하여 점착력계수를 추정 한다. 추정한 점착력계수의 미분치를 PI 토크 제어하여, 추정된 점착력이 최대점착력에서 유지되도록 전동기를 토크 제어하는 Anti-slip제어 알고리즘을 제안 한다.[4]
- Fig 9는 전체시스템블록도를 나타내고 있다. 하나의 인버터로 네 대의 유도전동기가 연결되어 1C4M 에 의해 구동되는 한 개의 바퀴에 대하여 모델링하여 실험하였다. 제어알고리즘을 구현하기 위해서 TMS320 -VC33 DSP를 이용하였고, PWM 출력과 4개의 전동기 속도, 1개의 관성체 속도를 검출하여 사용하기 위하여 ALTERA사의 EP1KQC208-2를 사용하였다.
이론/모형
- 하나의 인버터로 네 대의 유도전동기가 연결되어 1C4M 에 의해 구동되는 한 개의 바퀴에 대하여 모델링하여 실험하였다. 제어알고리즘을 구현하기 위해서 TMS320 -VC33 DSP를 이용하였고, PWM 출력과 4개의 전동기 속도, 1개의 관성체 속도를 검출하여 사용하기 위하여 ALTERA사의 EP1KQC208-2를 사용하였다. 유도 전동기의 벡터제어방법은 회전자 자속기준 벡터제어를 이용하였으며, 전류제어루프는 200[uS]마다 동작되도록 하였으며, 속도제어루프는 5[mS]마다 제어되도록 하였다.
성능/효과
- [3] 공전속도에 의한 점착력계수가 변화한 후에도 구동력과 차량속도는 일정한 가속 제어가 가능하도록 하였다.
- [4] 축소형 견인전동기 특성 해석에 의한 1C4M 병렬 운전의 특성을 확인할 수 있었다.
- 이 경우에는 non Anti-slip PI토크제어 경우로써, 정상상태로 운전 하다가 물을 주입한 후 대공전이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 차량속도의 증가 기울기가 현저 히 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 실제 철도차량 시스템에서는 수직항력이 상당히 크기 때문에 이와 같은 대공전은 발생하지 않지만, 축소형 철도차량 장 치에서는 수직항력이 약하고 전동기의 원반과 레일 마찰면의 마찰력이 약하므로 대공전이 발생한다.
- Fig 7, 8은 non Anti-이ip제어와 Anti-slip제어 경우 의 차량속도, 점착력, 견인전동기의 상전류파형을 나타낸다. 전동차 기동 4초후에 공전이 발생하면, non Anti-slip제어 경우에는 공전속도 증가에 의한 점착력과 차량속도의 감소를 확인할 수 있었고, Anti-slip제어 경우에는 점착력과 차량속도가 non Anti-slip제어 경우와 비교하여 점착력의 감소율이 적었고, 차량속 도의 증가 기울기가 현저히 상승함을 확인 하였다.
- 전동차 운전시, 부하 외란 관측기에 의한 부하외란 토크 추정치 #이 실제 부하외란토크 72을 정확히 추정함을 알 수 있고, 점착력계수 추정치 #가 실제 점착력계수 μ(us)를 정확히 추정함을 확인할 수 있었다. 그러므로 추정한 점착력계수 #를 이용하여 Anti-slip제어를 구현하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.