高速列车牵引系统的早期故障诊断

本书针对CRH动车组列车牵引系统中可能出现的微小故障展开检测和诊断(故障的定位和重构)的理论研究。主要解决如下问题：在故障特征微弱的情况下，增强残差内的故障信息，并有效抑制系统扰动对于微小故障检测的影响；针对闭环控制对微小故障有补偿作用提出有效的解决方案；解决多故障并发下的微小故障检测和诊断。所提理论运用于列车悬挂控制系统、电机牵引控制系统以及逆变器控制系统中，均取得了较好的仿真效果，从而给动车组的工程实际应用提供可借鉴的理论研究成果。
本书适合高等院校、科研院所等从事自动化、电气以及轨道交通等领域的人员参考。

 

章绪论001
1.1研究的背景及意义001
1.2微小故障诊断研究现状004
1.2.1基于定性方法的微小故障诊断004
1.2.2基于定量方法的微小故障诊断005
1.2.3基于半定性半定量方法的微小故障诊断007
1.3闭环系统故障诊断研究现状008
1.4复合故障诊断研究现状009
1.5高速列车牵引系统故障诊断研究现状010
1.6本书的主要内容及结构安排011
第2章基于ToMFIR残差的执行器早期故障检测方法及应用013
2.1线性系统ToMFIR残差相关理论014
2.1.1线性定常系统的ToMFIR残差理论014
2.1.2线性定常系统的观测器残差理论015
2.1.3线性定常系统ToMFIR残差理论的拓展及其相关性质016
2.2CRH悬挂系统作动器微小故障检测018
2.2.1CRH高速列车悬挂系统建模018
2.2.2轨道垂向不平顺建模024
2.2.3仿真验证027
2.3小结032
第3章基于ToMFIR残差和T-S模糊系统模型的执行器早期故障诊断方法及应用034
3.1系统描述034
3.1.1正则系统T-S模糊建模034
3.1.2真实系统 (含执行器微小故障)T-S模糊建模036
3.2主要结果037
3.2.1初步描述037
3.2.2微小故障检测(情况1)037
3.2.3微小故障检测(情况2)039
3.2.4微小故障隔离041
3.2.5微小故障估计047
3.3实例仿真049
3.3.1CRH牵引电机模糊建模及分析049
3.3.2仿真结果及分析053
3.4小结056
第4章基于ToMFIR残差和滑模观测器理论的传感器复合微小故障诊断方法及应用057
4.1系统建模057
4.2故障检测方案设计060
4.3复合微小故障隔离方案设计065
4.4应用仿真验证068
4.4.1CRH2型动车组列车牵引电机非线性建模和分析068
4.4.2仿真结果及分析070
4.5小结074
第5章基于广义系统的早期故障重构方法及应用075
5.1问题的提出及系统描述076
5.2广义故障/扰动观测器设计078
5.3仿真研究087
5.3.1CRH2型动车组列车三相PWM逆变器系统非线性建模和分析087
5.3.2仿真结果089
5.4小结093
第6章基于鲁棒观测器的高速列车牵引电机定子绕组早期故障检测与隔离094
6.1系统建模094
6.1.1三相笼式异步电机同步旋转坐标系建模096
6.1.2三相笼式异步电机定子/转子故障建模及分析097
6.1.3三相笼式异步电机状态空间方程建模099
6.2绕组故障检测与隔离102
6.2.1系统变换102
6.2.2故障检测观测器设计103
6.2.3故障隔离观测器设计103
6.2.4针对所有故障模态的鲁棒观测器设计106
6.2.5故障检测/隔离设计110
6.3仿真分析111
6.4小结114
第7章总结与展望115
7.1本书的主要工作115
7.2后续工作的展望116
参考文献118