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控制工程碩士論文:電動單開塞拉門門控系統設計與開發

論文編號:lw201901241039549816 所屬欄目:控制工程論文 發布日期:2019年01月24日 論文作者:論文網
摘  要:隨著城市化進程的不斷加快,城市人口規模逐年增加,為了能夠緩解由于人口激增而導致的擁堵問題,各大城市都在極力地發展軌道交通,而地鐵成為了緩解城市交通的首要選擇。目前,地鐵司機室門大都為手動門,其故障率較高,極大地降低了地鐵運行的可靠性指標。針對以上問題,本文設計了一種電動單開塞拉門控制系統,旨在提高地鐵司機室門控制的可靠性,確保地鐵司機的安全以及地鐵的順利運行。
首先,介紹了司機室電動單開塞拉門控制系統設計的意義,并且分析了國內外關于軌道車輛門控系統的研究現狀,確定了主要研究和設計內容。在此基礎上,提出了地鐵司機室門控制系統的總體設計要求,給出了了地鐵司機室門控制系統的總體設計方案,從功能、性能以及信息三個方面進行了地鐵司機室門控制系統的需要分析。提出了司機室電動單開塞拉門控制系統的驅動裝置和傳動裝置的總體設計方案以及司機室門控制系統的機械和控制部分設計方案。
其次,研究了無刷直流電機的控制模型以及控制系統的硬件設計方法,在電動雙開門的基礎上設計了司機室電動單開塞拉門的硬件控制系統。本文分別設計了用于門控系統的控制電路、控制電機的驅動電路以及基于整個系統的保護電路。基于混沌優化遺傳算法的模糊控制PID技術,實現無刷直流電機的控制,并且設計了相應的算法流程,通過仿真分析結果可知,該控制技術具有更好的控制效果。
最后,確定了軟件的開發平臺,進行了電動單開塞拉門控制系統的軟件設計,包括控制系統的啟動、保護和開關門功能、緊急解鎖功能、防擠壓功能以及門系統隔離功能,并且設計控制系統的軟件設計主程序和CAN通信接口程序。
目前,該結構的門系統已經正式投產,并進行運營,相關數據和可靠性正在進一步收集。
關鍵詞:門控系統  地鐵  司機室門  模糊PID控制
ABSTRACT:Along with the development of city, city population increasing, in order to alleviate the traffic problem caused by the increase of population, the construction of the subway has been focused on the failure of subway cab door was higher, the efficiency is not conducive to the subway, in order to improve the safety and reliability of subway cab door, a electric single cab door control system is designed, which can improve the effect of subway cab door control, ensure the safety of drivers, to ensure the smooth running of the subway. 
First of all, this paper analyzes the significance of the design of subway single door cab control system, and analyzes the current research status of the railway vehicle door control system at home and abroad, and confirms the main content of the research. 
Secondly, the overall design scheme of subway cab door control system is put forward. The system analysis of subway cab door control system is carried out from three aspects of function, performance and information. The overall design requirements of subway cab door control system are put forward. Put forward the overall design scheme, a driving device and a transmission device for subway electric single cab door control system. Finally, this paper discusses the mechanical and control design of Subway electric single cab door control system. 
Again, the design of Subway electric single cab door control system hardware, the hardware control model and the design method of control system of Brushless DC motor, the Subway electric single cab design system of rail door control hardware, design drive circuit, control circuit and protection circuit. 
Then, the design of Fuzzy Chaotic Genetic Algorithm to optimize the control based on PID technology, is used to control the brushless DC motor, and design the corresponding algorithm, the simulation results showed that the control effect of this control technique has better. 
Finally, the software design of Subway electric single cab door control system, the software development platform, designed to protect the starting function, function, control system function, opening and closing function, emergency unlocking function, anti extrusion function and isolation function, design and software design of main program and CAN communication program control system. 
KEYWORDS: door control system; Subway; Cab door; Fuzzy PID control  
目  錄
摘  要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 課題研究背景及其意義 1
1.2 國內外研究進展 1
1.3 研究內容 4
1.4 本章小結 5
第2章 司機室門門控系統的總體設計方案 6
2.1 司機室門門控系統的需求分析 6
2.2 門控系統的總體設計要求 7
2.2.1 司機室電動單開塞拉門的主要技術參數和設計標準 7
2.2.2 電動單開塞拉門控系統的設計的基本原則 8
2.2.3 電動單開塞拉門控系統的設計功能要求 8
2.3 電動單開塞拉門門控系統的總體設計方案 9
2.3.1 驅動裝置 9
2.3.2 傳動裝置 14
2.4 司機室電動單開塞拉門控系統的組成 14
2.4.1 司機室電動單開塞拉門控制系統的機械部分 14
2.4.2 司機室電動單開塞拉門控制系統的控制部分 17
2.5 本章小結 21
第3章 司機室電動單開塞拉門控系統的硬件設計 22
3.1 司機室電動單開塞拉門控制系統中無刷直流電機的控制模塊 22
3.1.1 無刷直流電機的控制模型 22
3.1.2 無刷直流電機的控制系統硬件設計 27
3.2 司機室電動單開塞拉門控制系統的硬件設計 30
3.3 本章小節 36
第4章 無刷直流電機的模糊PID控制 37
4.1 模糊PID控制器的設計 37
4.2 基于混沌優化遺傳算法的模糊PID控制技術 41
4.3 無刷直流電機模糊PID控制仿真 43
4.4 控制方案比較 45
4.5 本章小節 47
第5章 司機室電動單開塞拉門控制系統的功能設計 48
5.1 司機室電動單開塞拉門控制系統軟件開發平臺 48
5.2 司機室電動單開塞拉門控制系統功能 49
5.2.1 控制系統的啟動 49
5.2.2 控制系統的零保護功能 49
5.2.3 控制系統的開門功能 50
5.2.4 控制系統的關門功能 52
5.2.5 控制系統的緊急解鎖功能 54
5.2.6 控制系統的防擠壓功能 55
5.2.7 控制系統的門隔離功能
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