一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法与流程

1.本发明涉及电动牵引车防打滑相关技术领域，具体为一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法。


背景技术：

2.在节能减排趋势发展推动下，越来越多工程机械实现电动驱动。煤款轨道电动牵引车是电动化趋势下的一种应用。由于煤矿轨道运输场景下对矿区轨道牵引车动力要求较高，单一电机无法提供足够的牵引力，需要并联多组电机进行动力输出，提高牵引车动力输出，但由于原方案是多组电机并联输出，这就要求轨道需要十分平整且牵引车重力分配均匀与重心设计较低，否则加速运行中或过弯时，极容易出现牵引车轮子打滑，导致牵引动力不足，电机过速故障等问题。现方案在不改变车辆原始结构的基础上，通过多电机协作控制防止单边轮子打滑，保证在不增加成本条件下，实现牵引车满动力输出且能在工作场景中不出现打滑现象。
3.原方案的传统控制方法在煤矿复杂应用场景条件下，防止打滑，有几个方向可以实现，1、修改传动结构实现动力分配可控制，2、增加轮边制动装置，3、更改动力系统方案为轮边电机独立驱动等，但是这些方案都需要更改原有结构或增加额外装置，方案改动较大，更改难度较高，成本增加较多等。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在方案的传统控制方法在煤矿复杂应用场景条件下，防止打滑，都需要更改原有结构或增加额外装置，方案改动较大，更改难度较高，成本增加较多等的缺陷，本发明提供一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
6.本发明一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法包括电机转速获取模块、给定转矩获取模块、预期电机转速获取模块、防打滑控制器；所述电机转速获取模块、给定转矩获取模块、预期电机转速获取模块均与打滑控制器连接；。
7.作为本发明的一种优选技术方案，包括以下步骤：
8.步骤1、通过电机转速获取模块获取当前电机反馈转速wb；通过给定转矩获取模块获取当前油门踏板的目标转矩ta；
9.步骤2、利用预期电机转速获取模块通过查表方式获取牵引车在不同电压，驱动、制动工况下预期输出转速范围的预期最大转速wmax和预期最小转速wmin；
10.步骤3、打滑控制器根据当前电机反馈转速wb、当前油门踏板的目标转矩ta、预期最大转速wmax和预期最小转速wmin；通过反馈转速wb与预期转速wmax和预期转速wmin进行比较；
11.步骤4、判定反馈转速wb是否在预期转速范围内，如在预期转速范围内，则响应当前油门给定转矩ta控制；否则进入转速异常处理。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述的判定反馈转速wb在预期转速范围内的方法是，通过反馈转速wb与预期转速wmax和预期转速wmin进行比较；若反馈转速wb小于预期转速wmax且大于预期转速wmin是，则在预期转速范围内，则响应当前油门给定转矩ta控制。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述的进入转速异常处理的方法是，若反馈转速wb大于预期转速wmax，或反馈转速wb小于预期转速wmin，则，则表明转速异常，则通过电机状态获取模块获取当前其它电机状态，通过比较当前电机转速wb与其它电机转速输出状态，来对当前电机进行异常控制。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述的通过比较当前电机转速wb与其它电机转速输出状态，来对当前电机进行异常控制的方法是，如当前系统正在加速驱动，且反馈电机转速wb》wmax,则判定当前电机打滑，如当前系统正在减速制动，且反馈电机转速wb《wmin，则判定当前电机打滑；需要进行抑制处理。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述的当前电机打滑；需要进行抑制处理的方法是，打滑控制器调整当前电机的力矩输出大小，进而控制当电机转速，抑制打滑控制模块持续工作，直到反馈转速wb达到预期转速范围内，退出抑制打滑控制；给定转矩获取模块检测到抑制后的油门给定转矩tb；并且输出抑制后的油门给定转矩tb。
16.本发明的有益效果是：
17.该种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法，为了解决在原方案不增加额外装置，不做结构上改动条件下，实现轨道牵引车不打滑问题，提出了轨道牵引车多电机协作防打滑控制方法，从控制策略上识别存在打滑现象，提前预判，主动控制力矩输出实现车辆平稳输出。该方法只用在控制算法中加入车辆轮速观测器，实时观测电机力矩与电机转速，与提前标定好扭矩与轮速对应曲线范围，当出现扭矩与输出转速超过标定曲线范围时，判定输出异常，通过输出补偿值，抑制打滑，实现牵引车动力平稳输出；本发明只从控制上增加控制算法，不改动原方案机械结构，不增加额外成本，达到理想结果。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
19.在附图中：
20.图1是本发明一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法的流程示意图；
21.图2是本发明一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法的系统框图；
22.图3是本发明一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法的540vdc_牵引车满载-峰值力矩驱动加速曲线图；
23.图4是本发明一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法的540vdc_牵引车空载-峰值力矩驱动加速曲线图。
24.图中：1、电机转速获取模块；2、给定转矩获取模块；3、预期电机转速获取模块；4、防打滑控制器；5、电机状态获取模块。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
26.实施例：如图1、图2所示，本发明一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法，包括电机转速获取模块1、给定转矩获取模块2、预期电机转速获取模块3、防打滑控制器4；所述电机转速获取模块1、给定转矩获取模块2、预期电机转速获取模块3均与打滑控制器4连接；其特征在于，包括以下步骤：
27.步骤1、通过电机转速获取模块获取当前电机反馈转速wb；通过给定转矩获取模块获取当前油门踏板的目标转矩ta；
28.步骤2、利用预期电机转速获取模块通过查表方式获取牵引车在不同电压，驱动、制动工况下预期输出转速范围的预期最大转速wmax和预期最小转速wmin；
29.步骤3、打滑控制器根据当前电机反馈转速wb、当前油门踏板的目标转矩ta、预期最大转速wmax和预期最小转速wmin；通过反馈转速wb与预期转速wmax和预期转速wmin进行比较。
30.步骤4、判定反馈转速wb是否在预期转速范围内，如在预期转速范围内，则响应当前油门给定转矩ta控制；否则进入转速异常处理。防打滑控制器接收到油门踏板给定目标转矩ta命令后，通过提前标定数据，预测电机输出目标转速与当前反馈电机转速w进行比较，判断电机是否出现打滑，然后进行相应控制措施进行控制，将控制结果输出到foc矢量控制器进行控制，最后控制电机输出力矩和转速，实现电机平稳控制。
31.所述的判定反馈转速wb在预期转速范围内的方法是，通过反馈转速wb与预期转速wmax和预期转速wmin进行比较；若反馈转速wb小于预期转速wmax且大于预期转速wmin是，则在预期转速范围内，则响应当前油门给定转矩ta控制。
32.其中，所述的进入转速异常处理的方法是，若反馈转速wb大于预期转速wmax，或反馈转速wb小于预期转速wmin，则，则表明转速异常，则通过电机状态获取模块5获取当前其它电机状态，通过比较当前电机转速wb与其它电机转速输出状态，来对当前电机进行异常控制。
33.其中，所述的通过比较当前电机转速wb与其它电机转速输出状态，来对当前电机进行异常控制的方法是，如当前系统正在加速驱动，且反馈电机转速wb》wmax,则判定当前电机打滑，如当前系统正在减速制动，且反馈电机转速wb《wmin，则判定当前电机打滑；需要进行抑制处理。
34.其中，所述的当前电机打滑；需要进行抑制处理的方法是，打滑控制器4调整当前电机的力矩输出大小，进而控制当电机转速，抑制打滑控制模块持续工作，直到反馈转速wb达到预期转速范围内，退出抑制打滑控制；给定转矩获取模块2检测到抑制后的油门给定转矩tb；并且输出抑制后的油门给定转矩tb。
35.预期转速获取，需要通过图3540vdc_牵引车满载-峰值力矩驱动加速曲线，查找出该工况下牵引车预期加速曲线wmin。通过图4540vdc_牵引车空载-峰值力矩驱动加速曲线，查找出540v电压下对应的牵引车预期加速曲线wmax。牵引车在实际工况下，驱动加速性能w将会介于wmin和wmax之间的区域内。曲线的标定需要根据实车在实际工况下，标定出空载状态下，满载状态下，额定负载等工况下，电机输出力矩与电机转速对照表；制动工况下也
按驱动要求表格进行标定；最后根据动力电池电压，按电压等级分别标定驱动与制动表格。标定数据表格越详细，对于电机打滑现象的判定越精确。
36.本发明为了解决在原方案不增加额外装置，不做结构上改动条件下，实现轨道牵引车不打滑问题，提出了轨道牵引车多电机协作防打滑控制方法，从控制策略上识别存在打滑现象，提前预判，主动控制力矩输出实现车辆平稳输出。该方法只用在控制算法中加入车辆轮速观测器，实时观测电机力矩与电机转速，与提前标定好扭矩与轮速对应曲线范围，当出现扭矩与输出转速超过标定曲线范围时，判定输出异常，通过输出补偿值，抑制打滑，实现牵引车动力平稳输出；本发明只从控制上增加控制算法，不改动原方案机械结构，不增加额外成本，达到理想结果。
37.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法，包括电机转速获取模块(1)、给定转矩获取模块(2)、预期电机转速获取模块(3)、防打滑控制器(4)；所述电机转速获取模块(1)、给定转矩获取模块(2)、预期电机转速获取模块(3)均与打滑控制器(4)连接；其特征在于，包括以下步骤：步骤1、通过电机转速获取模块获取当前电机反馈转速wb；通过给定转矩获取模块获取当前油门踏板的目标转矩ta；步骤2、利用预期电机转速获取模块通过查表方式获取牵引车在不同电压，驱动、制动工况下预期输出转速范围的预期最大转速wmax和预期最小转速wmin；步骤3、打滑控制器根据当前电机反馈转速wb、当前油门踏板的目标转矩ta、预期最大转速wmax和预期最小转速wmin；通过反馈转速wb与预期转速wmax和预期转速wmin进行比较；步骤4、判定反馈转速wb是否在预期转速范围内，如在预期转速范围内，则响应当前油门给定转矩ta控制；否则进入转速异常处理。2.根据权利要求1所述的一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法，其特征在于，所述的判定反馈转速wb在预期转速范围内的方法是，通过反馈转速wb与预期转速wmax和预期转速wmin进行比较；若反馈转速wb小于预期转速wmax且大于预期转速wmin是，则在预期转速范围内，则响应当前油门给定转矩ta控制。3.根据权利要求1所述的一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法，其特征在于，所述的进入转速异常处理的方法是，若反馈转速wb大于预期转速wmax，或反馈转速wb小于预期转速wmin，则，则表明转速异常，则通过电机状态获取模块(5)获取当前其它电机状态，通过比较当前电机转速wb与其它电机转速输出状态，来对当前电机进行异常控制。4.根据权利要求3所述的一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法，其特征在于，所述的通过比较当前电机转速wb与其它电机转速输出状态，来对当前电机进行异常控制的方法是，如当前系统正在加速驱动，且反馈电机转速wb>wmax,则判定当前电机打滑，如当前系统正在减速制动，且反馈电机转速wb<wmin，则判定当前电机打滑；需要进行抑制处理。5.根据权利要求4所述的一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法，其特征在于，所述的当前电机打滑；需要进行抑制处理的方法是，打滑控制器(4)调整当前电机的力矩输出大小，进而控制当电机转速，抑制打滑控制模块持续工作，直到反馈转速wb达到预期转速范围内，退出抑制打滑控制；给定转矩获取模块(2)检测到抑制后的油门给定转矩tb；并且输出抑制后的油门给定转矩tb。

技术总结
本发明公开了一种煤矿轨道电动牵引车多电机协作防打滑控制方法，通过电机转速获取模块获取当前电机反馈转速Wb；通过给定转矩获取模块获取当前油门踏板的目标转矩Ta；利用预期电机转速获取模块通过查表方式获取牵引车在不同电压，驱动、制动工况下预期输出转速范围的预期最大转速Wmax和预期最小转速Wmin；通过反馈转速Wb与预期转速Wmax和预期转速Wmin进行比较；判定反馈转速Wb是否在预期转速范围内，如在预期转速范围内，则响应当前油门给定转矩Ta控制；否则进入转速异常处理；本发明只从控制上增加控制算法，不改动原方案机械结构，不增加额外成本，达到理想结果。达到理想结果。达到理想结果。


技术研发人员：陈跃东 宋爽
受保护的技术使用者：深圳熙斯特新能源技术有限公司
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/5/25