操纵控制（共12篇）
操纵控制 篇1
0前言
水压机是以水为动力介质来进行操控的。 主要的操控部件仍然采用主分配器, 其上设有三组插装阀,通过主分配器转轴驱动顶杆来控制阀门的启闭,进而控制水压机的3 个工作缸和2 个回程缸, 实现水压机的空程下降、加压、回程和停止( 悬停)以及水压机的压力分级。
主分配器的结构原理见图1 所示。 1、2 号阀控制2 个回程缸的进水和排水,3、4 号阀控制水压机中间工作缸的进水和排水。作为一级压力,5、6 号阀控制两侧工作缸的进水和排水,两侧工作缸同时工作为二级压力,3 个工作缸同时工作为三级压力。主分配器转轴逆时针转动,根据顶杆的间隙依次顶起2、3、5 号阀,完成水压机的空程下降、加压过程;顺时针转动, 根据顶杆的间隙依次关闭5、3、2 号阀,顶起6、4、1 号阀,完成水压机的工作缸泄压、水压机回程,转轴停止在中间位置,工作缸不进高压水和回程缸不进水也不排水, 水压机停止在任意位置。
主分配器转轴转动靠安装在侧面的接力液压缸A、B来驱动,A缸进油转轴逆时针转动,B缸进油转轴顺时针转动; 转动的方向和转角的大小由操作小手柄来控制,此随动系统的快速、协调、安全实现是由伺服液压控制系统来完成的。
1伺服控制工作原理
伺服电液比例阀控制系统是控制主分配器各阀开启的关键部件,主要由油箱、油泵、比例阀、旁路控制阀、溢流阀、过滤器、蓄能器等组成。
操作手柄上安装一个角位移传感器, 主分配器转轴上安装一个角位移传感器,工作时,操纵手柄扳动一个角度,发出一个操作的角度位置信号,PLC将其与主分配器转轴角位移传感器反馈的转轴的角度位置信号比较,然后转变为一个±10mA的电流供给比例方向阀,控制比例方向阀开启,向主分配器的接力液压缸A( 或B)供油,推动分配器主轴转动,当角度差逐渐变小直至一致, 比例阀的阀口开度逐渐变小最后关闭,停止供油,主分配器转轴停止转动。 如此构成一个闭环的控制系统,如图2 所示,保证主分配器转轴的转动与操作手柄转动的精确随动, 进而控制水压机的准确动作。
2伺服控制液压系统的设计
2.1液压系统参数的设计
如图1 主分配器的结构所示,2、3、5 阀门在转轴中心的一侧,1、4、6 阀在转轴的另一侧,转轴向一个方向转动时都有3 个阀门的开启力作用在转轴上,接力液压缸A、B的推力也作用在转轴上,与其形成平衡转矩。 根据选择的进排水阀的规格知道阀门开启的力,可以确定接力液压缸的推力大小。本例为47.2kN。
2.1.1液压系统工作压力的确定
根据结构,首先选取接力液压缸柱塞的直径D=80mm。 根据液压缸负载公式F=pA计算液压缸的系统压力p:
计算的系统压力是转轴平衡压力, 为了保证转轴转动并具有一定的加速度, 同时考虑系统管路的阻力,系统工作压力按照计算压力的1.5 倍选取,p=14MPa。
2.1.2液压系统流量的确定
由主分配器接力器液压缸的结构和转轴转动最大的角度可以求得液压缸的最大行程S=105mm。
水压机精整锻造次数最大为n=45min-1,即接力液压缸A、B工作次数为45min-1,可计算出所需要的流量:
根据系统的流量和压力就可以选择液压泵、液压阀,设计液压管路等。
2.2液压源回路工作原理
所设计的液压源回路如图3 所示, 采用恒压变量泵,工作时满足压力的情况下最大流量供油,保证主分配器接力液压缸动作速度, 同时在不工作时达到设定的压力液压泵零流量输出, 减少液压油的发热量; 泵出口采用电磁溢流阀的作用主要保证液压泵的无负载启动; 液压源回路中还采用了两台皮囊式蓄能器,其作用有二:一是在工作是能够保证接力液压缸随着操作快速反应,提高系统的跟随速度,二是在系统出现故障时最为动力源供油, 保证水压机的安全。
2.3控制回路工作原理
控制回路如图4 所示, 做成一个独立的集成阀块上,安装在紧靠主分配器的地方,选择零遮盖比例方向阀,双电磁铁,集成比例放大器,能够有效防止信号偏移,保证系统反应灵敏,随动及时,做到手柄有操作,水压机有动作。
控制回路中还设置了比例方向阀旁路系统,主要起到安全作用,当系统出现故障,如比例阀堵塞卡死、操作急停、突然掉电等,此时蓄能器供油,通过旁路系统使主分配器转轴向停止、回程方向转动,卸掉工作缸的压力,排除故障后系统给电自动恢复。回程缸中的泄压在水压系统中通过设置手动闸阀来解决。
3伺服控制系统下水压机快锻功能的实现
水压机的快锻一般采用一级压力,即中间工作缸工作,两侧缸随动。 水压机的快锻操纵系统有两个特点,一是回程缸常通高压水,不存在排水过程;二是中间工作缸没有充液过程,即其充液阀关闭,同时两侧缸不工作不进高压水,常通低压保持充液状态,即充液阀打开。
如图1 所示的主分配器,虽然能够实现一级压力工作,但是由于3 个工作缸的充液阀开启控制高压水为取自回程缸的高压水,所以不具备水压机快锻操纵系统的特点,尽管液压伺服控制系统能够保证主分配器的快速反应,但是在水压机的快锻操作上仍然是空程下降( 工作缸充液)、加压、泄压和回程,完成一般常锻的全过程,这样,精整锻造的质量稳定性和快锻的速度依靠操作者的熟练程度、操作手法,操作强度比较大。
图5 是改进的主分配器,采用一个液压闸阀绕过回程缸的进水阀1, 联通高压水源与回程缸管路, 同时设置一个机构将回程缸排水阀2 的顶杆移开, 排水阀2 不受主分配器转轴的转动影响,一直关闭,这样回程缸就一直通高压。 液压闸阀用一个两阀分配器来控制,快锻时打开液压闸阀,常锻时关闭液压闸阀。
充液阀的控制水仍然取自回程缸的高压水,然后分成两路,一路直接连接两侧工作缸的充液阀,一路通过常开的两阀分配器连接中间缸的充液阀。 这样常锻时3 个工作缸的充液阀随回程缸的进排水而打开和关闭;快锻时,由于回程缸常通高压水,两侧缸的充液阀保持打开,两侧缸一直保持充液状态;而连接中间缸的充液阀管路上的两阀分配器打开,使该充液阀的控制常通低压, 充液阀在缸中压力作用下常关闭,中间工作缸不再充液。
以上主分配器改进仅仅采用了几个水压机常用的标准部件,不影响液压伺服控制系统的配置,就完成了水压机快锻功能的改造,实现水压机加压、泄压回程的快锻操作,简单实用,提高了水压机的快锻速度,降低了操作的劳动强度。
4结论
( 1) 水压机操作系统采用液压伺服控制系统,有效而灵敏的闭环回路随动控制,实现了水压机的远程操控, 也为水压机的自动控制提供了基础条件。
( 2) 具有快锻功能的主分配器,提高了锻造次数,快锻更容易操控。对于具有快锻要求的中小型自由锻造水压机更具实用价值。
操纵控制 篇2
飞机操纵面损伤的自适应容错控制设计
针对飞控系统实时控制和高可靠性的`要求,提出一种飞控系统多操纵面损伤的在线容错控制算法.首先建立包含各种常见故障的操纵面参数仿真模型和故障注入仿真机制,其次由于故障的随机性,设计多个并行的在线观测器,对应于每个观测器模型建立一个基于特征结构配置的控制器.最后根据多个观测器和相应的控制器可完成系统在线故障隔离与重构.应用某型飞机横侧向控制系统进行仿真,得到了预期的效果.此方法设计简单合理,适于工程应用.
作 者：刘小雄 章卫国 李广文 LIU Xiao-xiong ZHANG Wei-guo LI Guang-wen 作者单位：西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072刊 名：测控技术 ISTIC PKU英文刊名：MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY年，卷(期)：26(8)分类号：V249关键词：飞行控制系统 故障隔离与重构 特征结构配置
规避操纵指标陷阱 篇3
业务员操纵指标的手段
单一的销售额考核标准会造成这种情况在每个销售月度或年度的最后一天，在销售人员感觉完成任务还有希望的状况下，当然，这种希望并不是通过经销商正常的销售速度来实现，而是通过”：中量”的手段达到，他会在与经销商协商或单方面将客户在公司财务的回款变成销售额，以拿到相应的薪水，如果他感觉无论如何努力，销售额任务还是无望完成，他则甚至会对经销商按照正常销售速度而提货的行为进行阻止，将这部分销售额留在下个月，以使下个月拿到薪水。阻止客户实现销售额的手段很简单 比如通过操纵畅销型号的方法，告诉客户本月缺货，下个月才能到，这个月提货没有下个月提货的销售政策高，以及通过传递虚假信息如下个月产品价格要调低或者调高等。如果销售额任务已经完成，销售额的继续提高对其薪水没有太大影响，销售人员也会阻止客户的销售活动。
操纵回款指标的手段类似于销售额，只不过操纵回款的难度要高于操纵销售额的难度。
在有望完成任务或者完不成任务，或者任务已完成继续实现回款对自己没有价值的情形下，销售人员会通过收放政策、制造虚假信息等手段来达到自己的目的。
操纵指标的危害是巨大的由于销售人员控制销售政策的有限性，当超出范围时，销售人员为了完成任务，而不得不放”空政策”，从而导致政策兑现不了，使公司不仅面临品牌信任的危机，而且利润不断下降，指标操纵还使企业的生产活动的连续性遭到破坏，忽高忽低地完成销售任务致使生产也是断断续续的，从而带来生产成本的提高，另一方面．这种操纵指标的行为使得销售人员的月度工作演变成“最后一周论”以及经销商形成了“回款月度最后一天论”的结论。销售人员操纵指标的动因分析
销售人员对指标操纵的动因有三个第一、目前对销售人员业绩评价的指标只有以回款、销售额所代表的财务指标，第二、销售人员薪酬体系不合理，除了指标体系的不合理而导致的缺陷外，还体现于薪水支付的时间方面，第三，对销售人员操纵指标的行为缺乏一套严格的监控体系。
目前比较流行的销售管理体制是销售的提成制、年薪制、承包制和买断制。提成制是在一定基薪的基础上，根据回款、销售额任务的完成情况确定收入，年薪制是根据年度回款及销售额计划以及相应分解的月度计划完成率的基础上，确定月薪以及年薪。承包制和买断制是企业将产品承包或以最低价格卖给销售人员，规定其最低销量，由销售人员在一定的区域内进行产品销售，所得到收入的多少完全依赖回款以及销售额指标的完成情况。
上述四种销售管理模式下．对销售人员的考核指标都是单一的回款与销售额。单一的考核指标使得销售人员为了完成指标而不择手段，这是销售人员操纵指标的重要原因之一。同时．这种单一指标的考核使得销售人员只关心指标，而对于完成指标的过程不予考虑。
单一的指标使得薪酬只与回款、销售额挂钩。四种销售管理模式的薪酬原理本质上是一致的．以年薪制为例年薪制一般包括两部分——月薪以及剩余的年薪部分。要想拿到月薪以及年薪．一般是要完成销售任务的一定百分比，称为下限(一般在75％左右)。也就是说低于下限，只能拿到基本的生活保障金。同时，并不是完成任务越高，薪酬越高，一般企业会设定一上限(范围在120％一150％)。当销售人员无论如何达不到下限或已经完成任务接近上限时，其收入最大化做法就是停止在该月指标上的努力，对本月在正常情况下能回得款项以及销售额进行操纵，以累计到下月，保证下月拿到薪水。在接近下限时，理想的做法也是对指标进行操纵以使本月拿到薪水。
其实，指标操纵行为在财务报表上会有所体现的。如果最后一天的回款或者销售额比其他时间要高得多那说明本月“冲量”了，如果下个月的前几天指标出奇地高．那说明上个月按照正常销售速度本来应该达到的销量由于销售人员的操纵而延期到本月。从月度中期的报表中也可以发现操纵的痕迹长期”冲量”的结果造成经销商货款在销售公司的积压以及经销商的库存足以消化几个月，继续用政策吸引回款或者销售额，只能在月末销商实现了回款或销售额后下月”冲票”，而销售人员是不能在月初“；中票”的．因为月初的回款、销售量较低，”冲票”后，报表的数据马上就变成负数，很容易被领导者发现。因此，最佳的“冲票”时机是在月度中期，报表不至于出现负数而被相应的领导人员发现。若仔细分析每天的数据，还是会发现其中的痕迹的。
根除操纵指标的对策
我们从销售人员操纵指标的动因入手，来找寻消除指标操纵行为的对策。
考核指标方面
除了回款、销售额为代表的财务指标外，增加过程指标。过程指标包括
1 造势产品考核。包括 市场效果考核指标(造势产品的完成率)．卖点、演示、促销方案到位率指标(促销小分队成员的达标率)以及卖点、演示、促销方案考核指标。
2 订单准确率指标。细分为到销率以及订单调整率指标。
3 经营直销员考核。体现于零售量的完成率方面。 4 网络达标考核。 5 市场份额考核。 6 区域均衡考核。 对于上述指标所构成的薪酬体系中，我们可以将回款、销售额指标制定为占整体薪酬考核的60％，造势产品中的市场考核指标占整体的30％，卖点、演示、促销方案到位率指标占整体的10％。上述三项指标的完成率与基薪的乘积之和就是销售人员所应得到的月薪以及年薪。三项指标所占的比例是一个动态的值，随着市场的成熟度变化以及企业的发展阶段而变化 成熟期的市场，财务指标所占的比例可以低一些，而成长期的市场，财务指标的比例可以高一些。其他指标根据计划的完成情况实行一定的正激励或负激励。
弱化回款和销售额指标．可以降低销售人员操纵指标的动力。建立销售人员考核指标体系．使得销售人员在操纵其他指标方面因难度太大(如 订单准确率等)或不值得操纵，从而使其关注每一天的销售基础工作。
薪酬发放的时间间隔问题
预算问题专家詹森指出，解决指标操纵问题的惟一办法是改变这种常规的以绩效付酬的奖励模式，代之以直线型的奖励模式，即线性的奖励方案。良好的业绩依然受到奖励，但奖金预算指标无关：经理人将根据实际做了多少工作获得奖金，不管实际指标高于还是低于预算目标。这种做法的缺陷在于忽略了指标的激励作用，是以丫理论的假定而提出的。如果每个人都愿意靠自我激励而工作，那么谁还会操纵指标呢，问题都不存在了又怎么能谈得上解决问题的方法呢，
销售人员操纵指标是在薪水发放前的月末或者年终，也就是说。销售人员会把精力放于这几天。如果我们将薪酬的支付时间缩短为两周，则销售人员一个月内就会有两次指标操纵行为，如果缩短为一周。则每月将有四次指标操纵的行丸如果薪酬支付的时间缩短为一天．则一个月内将会发生30次指标操纵行为，而这时的指标操纵行为的性质已经发生了变化指标操纵明显是一种高投入的工作，与其操纵指标，倒不如扎实工作的投入产出比高。一种极度端的情况：假如按照每小时的任务完成率来确定薪酬，那么一个小时的时间，谁又能完成操纵指标这项协调性极度强的工作呢？
在实际运作中，我们不可能按照小时来支会薪水，同时，按照每日支付薪水给人力资源部门所带来的成本过高。我们仍然每月支付薪水，但是，基础不是建立在月度计划完成率的基础上，对每日应该得到的薪水月底进行累加。作为过渡可以逐步将考核周期由月度向每周、三日到每日转变。
建立完整的监控体系
操纵控制 篇4
一
广告中的拜物现象是广告所展现的人与物的主要关系形式。和《旧约全书》中先知们谈论的偶像崇拜很相似, 广告中的拜物现象也是人创造的产品在吸收了人的生命力量以后反而成了人的主人, 人们对这种脱离了自己的身外之“物”顶礼膜拜。广告产品这种神奇力量的获得在商品社会有其必然性, 工业化的生产模式使产品的真实讯息很难为外人所知, 产品的设计、品质管理、生产对环境的影响、劳资关系等生产的真实意义都隐藏在了产品的背后, 而人对产品的消费并非只是基于生理需要的自然行为, 而是一种渴望意义的文化活动。因此, 当人们不能从其他渠道获得产品的真实意义的时候, 广告便及时地填补了产品生产留下的意义空间, 将自己的意义赋予产品, 商品崇拜由此产生。“商品崇拜的第一要义, 就是挖空商品的意义, 藏匿真实的社会关系, 然后再使想象的、形象的社会关系乘虚而入, 在次级层次建构意义。生产虚位以待, 广告补注新血;真实在想象的遮掩之下, 无影无踪”。 (2) 这些吸附了人所给予的意义的商品, 就已不再是人的役使物, 它完全脱离了人, 成了在人之上并与人对立的独立存在, 人不但不能支配它反而为它所支配。在与广告中的商品比起来, 人总显得不够聪明甚至很愚蠢, 人总是次级的、第二位的、附属的。看了服用某保健品就能带上博士帽、考试就能得满分的广告后, 你就会觉得所谓“勤径苦舟”的古训不过是代表落后的老皇历。在听了某护肤品的“女人美颜才美丽”的诉求后, 你开始怀疑“女人可爱才美丽”是否正确, 诸如此类, 不一而足。
二
人对物的崇拜其实是对物所具有的意义的敬奉, 而这意义又是人所赋予的, 因为这些意义并非人的内在生命需要, 只是人的非理性的欲望, 当人屈从于这些非理性的欲望时, 我们也就在人与自身的关系中看到了异化现象。本来, 商品的消费活动应该是一个具体的人的完全自由的、富于人性化的、有意义的社会实践, 我们的感觉、内在需要和审美趣味参与其中, 消费活动中的主体应该是一个活生生的、具有判断能力和丰富情感的人, 而广告所主导的消费活动却与使用这种商品时的具体感受以及创造性的体验无关, 完全受控于人为刺激起来的目标幻想。人们喜欢手表是因为它代表着气度和身价, “戴海霸, 添身价”, “戴天霸, 气魄大”;人们向往外国产品是因为它标志着品位和身份, “要想欧洲化, 就买一辆奔驰;要想美国化, 就穿牛仔裤、抽万宝路”。而当人被这种非理性的目标欲望所驱策时, 人也就被这些目标欲望所占有, 成了它的奴隶。人的主动性和丰富性也就消失殆尽了。体育活动本是人性的自由舒展, 而在广告中却被赋予了新的意义, 在一则上海某别墅的电视广告中, 当记者问祁宏进球是什么感觉时, 画面出现了××别墅的几个镜头, 祁宏迟疑了一下回答:“感觉不错, ××别墅, 我的新家。”在这里, 个人的感觉和体验完全被物化了, 进球不过是为了找到住别墅的感觉, 或者说, 不住别墅就根本找不到进球的感觉。旅游观光是人的一种创造性的、自发性的活动, 并能给人的内心世界和审美情趣带来些许变化, 但“只按快门就能拍照”的相机广告却使旅游成了一次异化消遣, 整个过程旅游者忙于四处拍照, 最后他所看到的仅限于镜头所记录的, 他的感受也都集中在那本相册中, 这与旅游应该给他带来的无限性不能同日而语, 消费者的需要成了一种“假需要”, 消费也便成了“假消费”。这种忽视了“理性”的反理性消费使消费者掉进了广告的意识形态陷阱中, “人类就这样在广告的作用下逐渐被架空, 不再有敬畏、不再有沉思, 而只会在现象世界里寻找刺激。结果, 人类成了精神‘空心人’和物质‘器皿人’, 患上了致命的‘浮躁病’;以感觉取代思考;以潮流化的选择取代自主性选择;以市场取向代替人生信念取向” (3) 。
三
此外, 广告中的异化现象还表现在人与人的关系上。广告中尽管可以展现各种各样的人际关系, 但这种展现并非是随意的, 为了推销商品, 要求广告中的人际关系必须以商品为核心, 为此, 如果非要在与一个人的关系或与一件产品的关系上选择, 广告通常安排选择后者, “他们回避人类关系, 宁愿选择广告乌托邦所提供的替代品, 与没有生命的物品发生关系” (4) 。人与人的关系也因此被物化了。肯德基的一则新品汤类广告:一个秋日的夜晚, 街上行人稀少, 镜头中由远及近走来一对恋人, 女人在冷风中瑟缩着, 男人适时地将自己的围脖摘下来给女人戴上, 女人看着男人露出满眼的幸福, 镜头一转, 二人已坐在了一家肯德基快餐店, 面前摆着热气腾腾的汤, 按说要推销的产品已在广告故事中被合乎逻辑地推了出来, 广告可以到此结束了。但不要忘了, 在广告中商品永远要做人们关注的焦点, 而此前人们似乎只记住了男人对女人的关爱, 这绝对不行。广告最后的结尾是, 二人出了肯德基快餐店, 女人高兴地跳了起来, 不要以为是今晚男友对她的关怀使然, 因为此时她正把男友的围脖扔了出去, 其中的道理再浅显不过了, 既然喝了汤, 围脖就算不了什么了, 男人对女人的爱在一碗汤面前相形见绌, 甘拜下风, 广告中商品的魅力再一次战胜了人的魅力, 人与人的关系也完全被人与物的关系所代替。理查德·凯勒·西蒙在《广告和乌托邦》一文中把这概括为“商品婚姻”罪, 在现代商业社会中这是一种极其普遍的社会现象, 而当人不再认为与他人的关系比与商品的关系更重要的时候, 人也就被明显地异化了。
四
无论是费尔巴哈对宗教异化的批判, 还是马克思对资本主义制度异化劳动的批判, 我们都能从中读出思想家们恢弘浩大的人本主义精神, 感受到那种穿越历史时空的终极人文关怀。在普遍存在着异化现实的广告世界里, 这种人道主义关怀就显得更为重要了。在广告中, 我们崇拜和敬仰的不过只是自己本质对象化的产物, 我们真正要做的是确立活生生的人的价值和意义, 恢复作为具体的人的尊严和品格, 而广告却将人完全物化了, 以至于人的任何生命的创造性的活动都要与外在的物联系起来, 并以此衡量活动的价值, 广告会告诉你几十元一张门票的音乐会是物有所值, 打电话给家人会节省你写信的时间:商品消费能带来权位和富贵。就这样, 人的活动已不再是生命的感悟, 而是被完全外在化了, 人也便陶醉于这种虚幻的满足之中。而当现实打破了他们这种黄粱美梦, 在失去了作为宇宙中独一无二的生命意义以后, 他们对人世的态度也便由迷茫到厌倦以致绝望了。“中国的自杀率是英国的三倍, 美国的两倍”, “每年全世界一半以上的自杀发生在中国”。 (5) 专家分析了其中的诸多原因, 但很少有人提到商业社会对人的异化, 其实, 弗洛姆早就指出过, “由异化生活方式所产生的无聊和单调的生活是自杀的原因之一” (6) , 这应该引起我们的重视。
注释
1[1][6]埃利希.弗洛姆[美]:《健全的社会》, 中国文联出版公司, 1988年版, 第124页, 第152～153页。
2[2]Sut Jhally:《广告的符码》, 远流出版事业股份有限公司, 1992年12月版, 第96页。
3[3]王春泉:《广告文化论》, 西安出版社, 1998年版, 第130页。
4[4]理查德.凯勒.西蒙[美]:《垃圾文化——通俗文化与伟大传统》, 社会科学文献出版社, 2001年版, 第126～127页。
操纵-修改过的 篇5
一、电力机车乘务员一次作业基本顺序
（一）、接车作业
1、学习司机检查机车下部。
2、司机检查机车上部。
3、司机、学习司机配合进行机车高低压试验，对机车进行全面的质量检验。
——电力机车低高压试验（先低压后高压）是检查电力机车电气部分、空气管路部分及制动系统综合性能的重要方法。——电力机车高压试验基本顺序 升降弓试验； 闭合主断路器； 闭合劈相机； 闭合辅助机组； 牵引、制动负荷试验。DK－1制动机试验
五步闸试验（机车操作规程）
（二）、途中运行
1、起车稳、加速快、不空转，起车时应根据不同机车的调速手柄（手轮式、推拉式）适当给定电压、电流。做到平稳起车，防止冲动和断钩。起车后根据列车速度选择适当的手柄位置，牵引电机的电压、电流不得超过额定限值。解除机车牵引力时，调速手柄要在接近0位前，稍作停留后再退回0位。使用磁场削弱时，要在牵引电机电压接近或达到额定值，电流还有相当余量时，可逐级进行。（现新型机车采用无级磁场削弱）
2、电力机车重联运行时，重联机车的换向手柄必须与列车运行方向相同，并禁止作电气动作试验。
3、长达下坡道，必须电阻制动与空气制动配合使用，使用电阻制动时，将换向手柄置于“制动”位，开启制动风机，缓慢移动调速手柄，逐渐加大制动电流，根据线路坡道控制手柄级位。必要时使用空气制动进行调节速度，注意闸缸压力不得超过150KPa防止电阻制动失灵。退回电阻制动时，要缓慢，接近零位时稍作停留，防止冲动和断钩事故的发生。
4、空气制动机的使用应严格按照机车操规程操作：
（1）初次减压量不得少于50KPa。
（2）追加减压一般不应超过两次；一次追加减压量不得超过初次减压量。
（3）累计减压量，不应超过最大有效减压量。（4）单阀缓解量，每次不得超过30KPa。（5）减压时，自阀排风未止不应追加、停车或缓解列车制动。
（6）牵引货物列车运行中，自阀减压排风未止，不得缓解机车制动；自阀减压后至缓解、停车前，机车制动缸压力不得少于50KPa。
（7）禁止在制动保压后，将自阀手柄由中立位推向缓解、运转、保持位后，又移回中立位（牵引采用阶段缓解装置的列车除外）。
（8）货物列车速度在15km/h以下时，不应缓解列车制动。长达下坡道区段因受制动周期等因素限制，最低速度不得低于10km/h，重载列车速度在30km/h以下不得缓解。
（9）少量减压停车后，应追加减压至100KPa。
（10）站停超过20min时，开车前应进行自动机简略试验。
5、电力机车途中运行操纵注意事项
（1）通过分相绝缘器（八跨）时，严禁升双弓，并按规定“断”“合”主断路器。
（2）通过分相绝缘器（八跨）时，旅客列车严禁带负荷断开主断路器，货物列车在长达上坡道设有分相绝缘器时，若列车速度较低时，允许带低级位断电。
（3）遇接触网故障或临时升、降弓信号时，要及时升起、降下受电弓。
（4）接触网临时停电时，要迅速断开主断路器，降下受电弓，就地停车。
（5）当发现接触网故障时，应立即报告电调和列车调度员。（6）站内停车时，严禁关闭劈相机、压缩机。
（7）站内调车作业时，应注意接触网终点标，距接触网终点标应有10米的安全距离，当站外有分相绝缘器出站调车时，要加强了望，注意操纵，防止机车进入无电区。
（8）当列车在区间发生网弓事故或机车车顶电器部件故障时，应立即停车。向列车调度、电调汇报，申请办理停电，升弓验电，挂好接地线，方可登上机车车顶进行处理。处理完毕后；检查——撤除接地线——申请送电——恢复运行。
（9）电力机车重联运行时，前位机车乘务员要按规定鸣示升降弓信号，重联机车乘务员要及时降下或升起受电弓并鸣笛回示。
6、电力机车乘务员走廊巡视时机：
（1）始发列车出站后。
（2）发现异音、异状时。
（3）通过绝缘分相器后。检查项目：
各辅机运转是否正常，各部件有无异音、异状，有无放电和电气绝缘烧损的气味，主变压器油温、油位是否正常，各保护电器的指示灯、指示件有无异状或动作显示。
（三）、到达与退乘
机车到达入库后，机车乘务员要严格一次作业标准，对机车进 行整备作业，按照各自工作职责进行。
1、司机；申请办理停电手续——打隔离开关——挂接地线——上车顶检查保养。
2、付司机；自检自修，保养。
二、电气化铁路行车安全
（一）、防止电力机车牵引列车发生放飏事故
1.列车制动机试验时，应打开机械间门，认真听中继阀排风音响，准确判断制动管的贯通状态，防止折角塞门关闭。
2.列车在制动状态，遇空气压缩机不能正常工作时，严禁缓解列车。
3.运行中遇接触网停电，应立即停车，按规定做好防溜、防护工作。
4.列车发生分离时，判明原因，处理完毕，连挂妥当，试风完毕后方可撤除防溜。
（二）、防止电力机车溜逸
电力机车除严格执行段制定的机车防溜办法和止轮器管理规定，外段执行外段的防溜办法，还应执行以下防溜措施：
1.库内进行动力制动试验时，应使机车制动缸压力保持在100Kpa～150Kpa之间。
2.中间站停车，除特殊情况外不准降弓，不准停止劈相机和空气 压缩机的工作，并保持制动管减压量100kpa。
3.换端时除严格执行换端规定外，应认真确认93号重联阀的位置，换端后必须按规定进行制动机试验，确认机车制动、缓解一致。
4.单机停留时，必须空气制动阀手柄置于制动位，保持300kpa。
（三）、防止电力机车进入无电区
1.电力机车乘务员应熟知库内“接触网终点”标的位置，距接触网终点标应有10米的安全距离。
2.站内临时利用本务机车调车作业：在有接触网终点的线路上调车时，机车距接触网终点标应有10米的安全距离。
3.进出尽头线时，应遵循“后弓进，前弓出”的原则。
（四）、运行中临时遇降弓手信号
1、电气化区段运行途中，遇降弓标（降弓手信号）时，司机按规定鸣笛（回示）,并及时断开主断路器、降下受电弓，至前方升弓标（升弓手信号）后方准升弓。
技规第 367 条 突然发现接触网故障，需要机车临时降弓通过时，发现的人员应在规定地点显示下列手信号：.降弓手信号
昼间——左臂垂直高举，右臂前伸并左右水平重复摇动；夜间——白色灯光
上下左右重复摇动（如第164 图）。
升弓手信号
昼间——左臂垂直高举，右臂前伸并上下重复摇动；夜间——白色灯光作圆
形转动（如第165 图）。第 164
2、多机重联时，司机在进行上述操作的同时，应注意提示后部机车降、升弓，鸣示降、升弓信号，重联机车鸣笛回示，按规定降、升弓。
（五）、防止电力机车窜车
1.电力机车在接触网下进行低压试验，必须将高压室门打开，以切断升弓控制风路，防止由于误操纵造成的受电弓升起而发生窜车。
2高压试验：
（1）牵引工况试验，应确认制动缸压力在400kPa以上时进行，并注意司机控制器调速手柄在牵引工况下的级位不得超过2级。
（2）制动工况试验，制动缸压力保持100～150kpa之间，以防止机车后窜。
3.运行中严禁使用动力制动停车。
（六）、防止电力机车停在接触网分相绝缘内
1.机车乘务员应熟知担当区段内线路纵断面和关键站分相绝缘无电区的位置。
2.运行至关键站的分相绝缘无电区前停车时，乘务员应做好行车预想，合理选择停车地点，尽量停于分相绝缘器之后。
3.列车运行至分相绝缘器前，应严格控制列车速度，避免超速停于分相无电区。
4.电力机车过分相操纵时要掌握好“断”、“合”时机。
（分相绝缘器的设置一般区段（120公里）3-5个区间或30-50公里）
在电气化区段分相绝缘器前方，分别设断电标（如第201 图）、11 禁止双弓标（如第202 图）。
对于最高运行速度大于120 km/h 的旅客列车、行邮列车及最高运行速度为120 km/h 的货物列车、行包列车运行的线路，在断电标的前方增设特殊断电标（如第201 图）。
在分相绝缘器后方设合电标（如第203
设置位置如第204 图。
图）。
在双线电气化区段，在“合”、“断”电标背面，可分别加装 “断”、“合”字标，作为反方向行车的“断”、“合”电标使用。
接触网终点标，设在站内接触网边界（如第205 图）。
在电气化线路接触网故障降弓地段前方，分别设准备降下受电弓标（如第206 图）、降下受电弓标（如第207 图）；
对于最高运行速度大于120 km/h 的旅客列车、行邮列车及最高运行速度为120 km/h 的货物列车、行包列车运行的线路，在降 下受电弓标的前方增设特殊降弓标（如第207 图）。
在降弓地段后方，设升起受电弓标（如第208
设置位置如第209 图。
图）。
第209 图
（七）、防止电力机车轮箍驰缓
1.接班后认真检查机车，确认闸瓦间隙和手制动机状态。2.运行中随时确认各风表压力、仪表显示，每个区间缓解一次空气制动阀。
3.停车站要仔细检查闸瓦间隙和弛缓标志。
4.动力制动与空气制动配合使用时，并注意及时缓解机车制动缸的压力。
5.运行中司机要注意机车制动缸压力表的显示，后部瞭望时注意观察走行部状态。机械间巡视要重点检查后节机车制动缸压力表的显示。
6.换端时，两节车93阀必须转换正确。
（八）、列车被迫停在分相绝缘无电区内的处理
1.运行中电力机车被迫停在接触网分相绝缘无电区内时，司机应 立即降下受电弓，换弓运行，如换弓不能继续运行，应及时请求救援。
2.运行中电力机车被迫停在接触网分相绝缘无电区前方，不具备再次起车越过分相条件时，司机立即降下受电弓，保持列车可靠制动，及时请求救援。
3.请求救援时，司机应用列车无线调度通信设备报告两端站、运转车长、列车调度员，汇报停车原因、具体停车位置、无电区长度（无电区长度的判明方法是机车前端距“合”电标的距离减30米）等情况，并按其指示办理。
（九）、接触网临时停电的应急处置
1.运行中司机发现接触网突然停电时，应立即降弓停车，并按规定做好防护、防溜工作。
2.在得到调度员接触网恢复通电的通知前，均应按接触网有电对待。
3.得到接触网恢复通电的通知后，司机应立即升弓验电，并将机车总风缸压力充至定压，及时汇报车站值班员和列车调度员，按其指示办理。
4.开车前进行贯通试验，撤除防溜，确认列车完整后，按规定开车。
（十）、弓网故障应急处置
（1）受电弓故障
1.运行中发现机车受电弓故障，司机立即降弓，断开主断路器，18 采取紧急停车措施。
2.停车后，司机立即用列车无线调度通信设备呼叫两端站、运转车长(无运转车长时为车辆乘务员)、列车调度员，报告停车原因和停车位置。
3.司机检查受电弓、接触网损坏情况，向调度员和车站值班员汇报。如确认受电弓未接地、未超限、接触网良好时，可换弓运行，经简略试验后按规定开车。
4.运行中应密切注视故障受电弓、接触网状态和机车网压表的显示变化，发现异状，必须果断停车，防止发生弓网事故。
5.如机车受电弓故障不能继续运行，但不影响车顶设备、接触网时，司机应立即请求救援，并按规定做好防护。
6.如机车受电弓故障不能继续运行，且影响车顶设备及接触网需登顶处理故障时，机车乘务员应严格按照登顶作业程序进行，作业完毕后，方可向调度员申请送电命令，取得送电命令及送电时间，待接触网恢复供电后，升弓验电，应按规定进行制动机贯通试验后重新启动列车。
（2）接触网设备故障
1.在运行中发现接触网定位器、压管、电连接线脱落、吊弦、网上挂有其它异物或因大风造成接触网摆幅较大、悬挂状态异常，如不影响列车运行，司机必须立即断开主断路器、降弓通过，待受电弓越过故障地点后，再升起受电弓。来不及在故障点前降弓时，在降弓的同时须立即采取停车措施,并使用无线调度通信设备呼叫追踪列车司机、两端站、运转车长、列车调度员，报告停车原因和停车位置，按 调度员的指示办理。
2.如影响列车运行，应立即停车并及时降弓，使用无线调度通讯设备呼叫追踪列车司机、两端站、运转车长、列车调度员，报告停车原因、停车位置及故障接触网的区间、杆号及故障情况，报明异状地点，按调度员的指示办理。
3.当接触网断线及其部件损坏或在接触网上挂有线头、绳索等物件，不准与其接触。在接触网检修人员到达以前，将该处加以防护，任何人员都应距已断导线接地处所10m以外。
4.接触网已断导线或损坏部件侵入建筑、接近限界危及行车安全时，按规定设置停车防护。
三、电力机车启动时的注意事项
（一）、蓄电池
1.闭合蓄电池闸刀时，应断开电源钥匙开关570QS，以免迂回电损坏电子插件。
2.闭合蓄电池闸刀时，如发现控制电源电流表显示过高（正常<5A）应立即拉下蓄电池闸刀，查明原因，排除故障后再闭合。
3.闭合蓄电池闸刀后，“前、后节车”，“预备”，“主断”，“零压”信号灯亮。
4.退乘时，拉下两节车蓄电池闸刀667QS，整流输出闸刀666QS及蓄电池自动开关601QA，电空制动自动开关615QA，以防蓄电池亏电。
5.闭合蓄电池闸刀时，应先闭合666QS、667QS，后闭合601QA；断开蓄电池闸刀时，应先断开601QA，后断开666QS、667QS。
（二）、钥匙开关
1.给电钥匙开关570QS前，应确认车顶门及高压室门锁闭到位，主断路器在断开位，司机控制器在“0”位。
2.闭合电钥匙开关570QS后，“零位”信号灯亮。若不亮则应查明原因，排除故障。
（三）、受电弓
1.升弓前，应确认风压600KPa，主断路器在断开位，升、降弓前必须鸣笛呼唤，确认受电弓升、降到位。
2.使用辅助压缩机升弓、合闸时，在主压缩机工作、总风压力达到500KPa以上时，方可停止辅助压缩机打风，以防风压不足，自动降弓，造成拉弧、烧网事故。
3.发现升、降弓超过规定时间（升8降7），冲网或砸车顶等异常现象，必须提票处理。
4.正常运行，应使用后弓，其好处是；防止弓网粉末污染车顶；防止刮弓后打坏车顶其它设备；遇临时降弓时，时间充足，减少刮弓的可能；减少夜间网弓电弧的影响。
5.运行途中遇接触网故障或遇降弓信号、信号标志时，要及时降下受电弓。
6.进入尽头式线路进行转线时，应坚持后弓进、前弓出的原则。
（四）、主断路器
1.合主断路器前，应确认全车司机控制器在零位，“零位”灯亮。按扳扭时间不少于2秒。断、合闸间隔时间不少于3秒。
2.合闸后，发现辅助电压表显示低于310V（老式机车。现已改 21 为直接显示网压），应断电、降弓。断、合几次主断路器，再升弓、合闸，防止因主断路器闭合不到位，烧损主触头，引起瓷瓶爆炸。
3.合闸后，“主断”灯灭，应注意听主变压器交流声是否正常。故障显示屏有无异常。发现异常应立即断电、降弓，妥善处理。
（五）、劈相机
1.启动劈相机(591QS必须置于手动位)，应在辅助电压稳定后进行。起动时应手按、耳听、眼看。手按即一手按劈相机扳钮，一手按主断扳钮；耳听是指耳听启动声音是否正常；眼看是指眼看辅助电压波动不超过60V，灯显示正常，发现异常，立即断电。
2.断电后，立即关闭劈相机扳扭，此时辅助电压表应迅速降零。如下降缓慢，很可能劈相机接触器焊接，应检查确认接触器无焊接后，方可重新合闸启动。
3.零压保护装置切除后，运行中应注意观察网压表，发现失压，立即断电。
（六）、辅助机组
1.起动辅助机组应逐个起动，不可一次按下两个及其以上扳钮。牵引通风机未全部启动，不得按制动风机扳钮，辅机正常启动时，不得随意关闭。
2.启动辅助机组，起动时应手按、耳听及眼看。听声音、看波动，灯显示，发现异常立即断电。
3.起动压缩机时，学习司机应检查两节车压缩机油压表压力在250KPa以上。
4.接新造车或修程车,应注意观察各辅机转向是否正常。
（七）、换向手柄
1.换向手柄及两位置转换开关的位置，任何情况下都应与运行方向、工况一致。
2.进行方向转换时，必须停车进行。
3.进行牵引、制动转换时必须在调速手轮回零，牵引电流或制动电流、励磁电流降零后进行。
（八）、调速手轮
1.动调速手轮，必须有防窜车意识。动车前，机车必须制动，先给流，待电流稳定后，再缓解机车制动，发现电流非正常上窜，立即断电。
2.电阻制动试验时，闸缸压力须保持100KPa，以防加馈电流引起机车后溜。
3.辅台操纵，应注意调速区行程短，电流变化大，移动手柄要缓慢。手柄回零后，确认“零位”、“预备”灯亮。
四、DK-1型电空制动机操作使用办法
（一）、电空位的操作方法（1）操作前的准备工作
1.两节车的空气制动阀电空转换扳键均置于“电空位”。非操纵节电空制动控制器手柄在重联位，空气制动阀手柄在运转位分别取出后，置于操纵节电空制动控制器、空气制动阀相应的位置中。
2.调整空气制动阀下方的53号调压阀调整为300kpa（以司机台的制动缸压力表显示值为准）。3.检查控制电源屏上的电空制动自动开关615QA闭合，电空制动电源转换开关675SB在运转位。
4.转换阀154塞门置于客车位（此时制动管定压为600kpa）。5.转换阀153置于正常位。
6.463QS置于不补风位；464QS置于LKJ运行位（安全保护转换扳钮置于投入位）；465QS、466QS置于切除位。
7.调整均衡风缸调压阀55，使其输出压力为制动管定压（以司机台的制动管压力表显示值为准）。
8.机车上与制动系统有关塞门（除155、156、146关闭外）均应开放。
9.操纵节重联转换阀93置于“本机位”，非操纵节机车的重联阀93应置于“补机位”。
10.开通两节机车间的制动管、总风联管与平均管塞门。11.完成上述各项准备工作，且风源系统工作正常，并对制动机进行规定的机能检查后，即可用电空位操作。
（2）操作中的注意事项
1.无论何种原因（包括连挂车辆接通风管后）引起的紧急制动后，大闸手柄置于制动位，待列车停稳后，必须再将大闸手柄置于重联位停留15秒以上，待紧急放风阀排风口关闭后方可回运转位（或过充位）缓解充风。
2.因466QS、465QS置于切除位后，使用动力制动后，再实施空气制动，制动缸压力不能自动解除，所以要求机车乘务员使用动力制动后，在实施空气制动前应单独缓解机车制动缸压力，再实施空气制动。3.如果非操纵节机车电空转换扳键在空气位或制动机无电源时，应将非操纵节机车中继阀座下方的中继阀制动管塞门115号关闭。
（二）、空气位的操作方法（1）转换方法：
1.将操纵节空气制动阀手柄移至“缓解位”
2.将操纵节空气制动阀上的电空转换扳钮置于“空气位”。3.调整53（54）号调压阀，调至规定压力。
4.将操纵节空气制动柜转换阀153号由“电空位”置“空气位”。(2)转换的操纵注意事项
1.必须停车后进行转换。（关闭折角塞门）
2.转换后若153号阀发生泄漏排风不止时，应关闭157号塞门。3.换端时，须关闭故障节中继阀的115号塞门。(3)空气位操纵的注意事项：
1.进行电空制动机“电空位”故障改用“空气位”的操作后，必须进行制动机试验，确认制动缓解作用良好。
2.需缓解机车制动时，应下压空气制动阀手柄。
3.进行电空制动机“电空位”改用“空气位”的操作后，空气制动阀无紧急制动功能，需紧急制动时，可按下紧急制动按钮594SB或迅速打开手动放风阀121号塞门，并将空气制动阀手柄移至“制动位”。
4.空气位操纵时，制动管若发生泄漏会得到补风，运行中应尽量采用短波浪制动法，制动时要密切注意速度变化，及时进行追加减压，以免车辆自然缓解影响列车运行安全。
（三）、SS4G电力机车无火回送运行时，制动系统的操作。1.开放两节车分配阀的缓解塞门（156号）和无火回送塞门（155号）；
2.前节重联阀（93号）置于“本机位”，后节重联阀（93号）置于“补机位”；
3.关闭两节车中继阀的制动管塞门（115号）； 4.关闭两节车第一与第二总风缸连通塞门（112号）； 5.调整两节车分配阀安全阀的整定值为180～200kpa。6.取出大、小闸手柄；
7.以上各项操作转换均应在两节机车上完成。
（四）、SS4G电力机车换端操作
1.必须确认调速手柄、换向手柄（包括副台）全部回零位，零位灯亮。从“零”位取出换向手柄，断开主台所有琴键开关，确认主台故障信号灯无异常显示。
2.断电降弓，二人共同确认受电弓已降落，网压为零，并按规定呼唤。恢复各扳扭，取出电钥匙570QS，关闭监控装置电源。
3.就地制动，大闸手柄在“制动位”停留后，由重联位取出，然后将小闸从运转位取出，确认制动缸压力保持300kpa，防止机车溜逸。
4.锁闭门窗，关闭电炉子、空调、电热玻璃、头灯和辅照灯。5.司机一人携带机车电钥匙、电空制动控制器、空气制动阀手柄、换向手柄先行换端，将制动柜93号重联阀，操纵节置本机位，26 非操纵节置补机位。
6.司机到达另一节司机室，安装大、小闸，将空气制动手柄置于制动位，使机车可靠制动后，鸣笛通知学习司机（非值乘司机）换端。
7.学习司机（非值乘司机）应密切注意制动缸压力，发现自然缓解时应及时按压紧急停车按钮，或开放121塞门制动，听到鸣笛后，要走固定路线，确认两节车93号阀位置正确，他端司机室符合换端条件，确认监控装置开机。
8.换端后应试验两节车缓解、制动性能。
五、SS4G型电力机车电阻制动的操作注意事项
1.试验电阻制动时，机车制动缸压力应保持在100～150kpa之间。
2.运行中，严禁使用电阻制动停车。
3．在机车速度未至欲控速度前，提前将调速手柄移到“制”区。出现初制动电流后，稍停，再将手柄移至高于列车速度10km/h的刻度上，然后再缓慢移至欲控速度的刻度上。如欲继续降低速度时，可将调速手柄缓慢下移，制动电流增幅不宜过高，等制动电流稳定或开始下降时，再向更低位置移动，使列车平稳降速，避免冲动。
4.退电阻制动时先退一半，稍停留后再回零，禁止直接回零。5.电阻制动时，不允许超过最大额定电流。B组运行时，应特别注意电流表，以防过载。
6.使用电阻制动时，要防止滑行。大电流、弯道、道岔等易发生 滑行的情况下，应适当提前撒砂，必要时降低制动电流，配合使用空气制动。
7.停止使用电阻制动后，不得马上关闭制动风机。制动电阻必须保持足够的通风冷却时间，一般应在5min以上，夏季，隧道内运行时适当延长冷却时间。
8.由于465QS置于切除位时，DK-1型制动机不具有实施电阻制动时自动解除机车制动缸压力的功能，空气制动与电阻制动配合使用时，并应注意制动缸压力不得超过150kpa。
六、过分相绝缘器操作
1.司机应熟悉担当区段内分相绝缘器的位置。按列车操纵示意图中分相绝缘器的位置进行操作，准确掌握速度。
2.通过分相绝缘无电区前，应用强泵风，使总风缸压力保持在900KPa以上，牵引手柄逐渐退回0，先断开主断路器，再依次断开各辅机、劈相机；通过分相绝缘无电区后，合主断路器，开启劈相机、各辅机，并注意网压表、其它各仪表显示和各辅机启动状态。
3.通过分相绝缘无电区时，应坚持“早断、晚合”的原则，禁止双弓通过。并按规定执行“呼唤应答”制度。
（附 通过分相绝缘无电区时的呼唤应答标准）29
4.严格按“断”、“合”标顺序操作。在断电标前断开主断路器开关，在合电标后闭合主断路器开关（按键时间不少于2s，也不宜过长）。
5.过分相绝缘无电区前，司机应提早加速，防止机车停于分相绝缘无电区内或过分相绝缘无电区后因速度太低而造成途停。
6.空气制动运行通过分相绝缘无电区后，确认主断路器闭合，劈相机、空气压缩机正常工作后，方可缓解列车制动。
7.当主断路器无法断开时，应降弓过分相。牵引手柄回0后，顺序断辅机、劈相机、受电弓开关，降弓后确认网压为零；通过分相绝缘无电区升弓后，先确认网压正常，闭合劈相机及各辅机开关。
8.过分相绝缘器时，无法使用电阻制动，应及时配合使用空气制动，防止超速。通过分相绝缘器后，应及时启动制动风机对制动电阻进行冷却。
七、多机重联运行的操作办法
1.列车运行途中，重联机车必须服从本务机车指挥，本务机车司机应及时鸣笛或使用无线调度通信设备与重联机车司机联系，重联机车按规定回示。
2.新造、调拔、出入厂（含异地检修）的附挂回送机车在运行途中严禁升弓（在车站停留和调度命令要求时除外）。担当本交路区段的运用机车因机车故障需附挂运行时，原则上挂于本务机车次位，运行中严禁升弓。
3.电力机车在重联运行中，换向器的方向应与列车运行方向相 31 同，线路接触器（主接触器）在断开位。严禁进行电气动作试验。
4.运行中如需重联机车牵引时，重联机车应根据本务机车的调速要求进行操作。
5.重联操纵时，在接近断电标前，本务机车应鸣示 “一长两短声”信号通知重联机车司机，重联机车应及时鸣笛回示，同时本务机车司机进行断电操作。
6.多机连接重联线重联运行的操作，需牵引运行时，本务机车鸣笛“一长声”,重联机车司机确认网压正常后，鸣笛“一长声”回示，本务机车司机方可闭合主断路器、劈相机及辅机开关，再鸣笛“一长声”；通过分相绝缘无电区后，重联机车司机确认网压表显示正确，使用无线调度通信设备通知本务机车司机且鸣示一长声，本务机车方可合电并鸣笛回示。
7.重联机车的制动机处理
（1）SS4G电力机车多机重联不接重联线运行时，对补机制动机的处理：
①将操纵节电空制动控制器手把置重联位后取出，空气制动阀手把置于运转位取出；
②操纵节９３号重联阀置“本机位”，非操纵节９３号重联阀置“补机位”；
③如果电空制动器无电，还应将中继阀的列车制动管塞门１１５号关闭。
④开放两节车的156塞门。
⑤注意：当补机担当本务机车时，应将两节车156塞门重新关闭，32 并进行制动机试验，确认两节车制动缓解性能良好。
（2）SS4G电力机车多机重联连接重联线运行时，对制动机的处理。
①两台机车连挂好后，分别将制动主管，总风管、两根平均管连接好，开放折角塞门。
②操纵节９３号重联阀置“本机位”外其它各节93号重联阀均置于“补机”位并将大小闸手柄取出。
八、电力机车常见故障处理十招
一、不升弓故障
1.确认两节车空气压力均在600kpa以上(总风缸、辅助风缸、控制风缸任意一个在600kpa以上即可)，使用控制风缸空气时，要保证97号塞门开放。
2.升弓电空阀1YV不动作或损坏时，直接升另一节弓。3.出现以下故障时：
⑴门联锁、车顶门无法锁闭到位； ⑵门联锁保护电空阀287YV故障或未吸合；
⑶门联锁阀大量漏风、卡死严重，或者受电弓、主断路器及高压室空气管路大量漏风；
处理方法：
⑴首先关闭140号塞门并进行甩掉故障单节的操作，然后根据故障情况按照下面的方法处理。
⑵当故障节为“操纵节”时，将“非操纵节”的本节升弓合闸开关588QS置故障位，将“操纵节” 零压隔离开关（236QS）置故障位，升后弓维持运行。
⑶当故障节为“非操纵节”时，将“操纵节”的本节升弓合闸开关588QS置故障位，将“ 非 操纵节” 零压隔离开关（236QS）置故障位，升前弓维持运行。
4.如果运行中自动降弓，并伴有语音提示“快速降弓动作”，立即停车，从机车两侧查看受电弓状态。
⑴若发生刮弓故障，立即停车,记录刮弓地点，请求停电处理。若受电弓故障后出现永久性接地时，将故障节高压隔离开关3QS置断开位。甩掉故障单节，升另一架弓运行。
⑵未发生刮弓，升另一架受电弓运行。
二、甩单节机车操作方法
（一）装有逻辑控制单元（LCU）的电力机车
1.断开主断路器后，将故障节零压隔离开关236QS、主断隔离开关586QS均置“故障位”。
2.将故障节重联输出刀开关668QS置重联位。
（二）未装有逻辑控制单元（LCU）的电力机车 1.甩操纵节：
（1）断开主断路器后，主断隔离开关586QS置“故障位”。
（2）将故障节重联输出刀开关668QS置重联位.。（3）将故障节零压隔离开关236QS置“故障位”。（4）242QS“0”位，34（5）顶死556KA。
2.甩非操纵节：
（1）断开主断路器后，主断隔离开关586QS置“故障位”。
（2）将故障节重联输出刀开关668QS置重联位.。（3）将故障节零压隔离开关236QS置“故障位”。
三、主断路器不闭合
1.确认司控器手柄回“0”，“零位”灯亮，劈相机扳键处于断开位，重新闭合主断路器。
2.确认空气管路各塞门处于正常位，风压高于600KPa。3.LCU1、LCU2柜A/B转换，主断控制器置“停用”位，重新闭合主断。
4.过分相后合不上，则关闭自动过分相装置。5.检查操纵台上紧急制动按扭状态，使其复位。
四、劈相机故障
启动电阻烧损时，将故障节劈相机隔离开关242QS置通风机位，启动电阻转换开关296QS置电容位，用第一牵引通风机代替劈相机。此时操纵台劈相机指示灯应常亮。
五、预备灯不灭
1.进行LCU1、LCU2柜A/B组转换。
2.确认风机工作正常，把各风速隔离开关置于“故障”位。
3.进行电子柜A/B组转换。4.甩掉故障单节运行。
六、励磁过流
司控器手柄回“0”，“零位”灯亮，断开各辅机扳键，重新闭合主断路器，再试验电阻制动，若仍过流不再使用电制。
七、无异常提示，牵引电流异常，影响机车正常牵引
首先进行电子柜A/B组转换，无效时切除异常转向架维持运行。
八、控制回路接地
合电源柜616QA，仍跳可不处理，维持运行回段提票处理。
九、控制电源系统故障
1.控制电源(110V)故障
转换电源柜A／B组,如电压仍异常，则断开110V整流输出刀开关666QS，闭合该车重联输出刀开关668QS。
2.操纵台上机车状态显示屏无显示
将电源柜上15V/24V/48V转换开关置另一组运行,如果处理无效可以将蓄电池自动开关重新合一次。
十、空气干燥器排风不止，总风下降快
别试图操纵观众 篇6
问：能不能谈谈你们创作的出发点？
贾德·阿帕图：我想写一些让我们这个年纪的人有所感触的东西。大概我已经步入中年困惑期，暂且这么叫吧。我看过很多这方面的书，人们到这个年纪有时会停下来回顾人生，我想把这些体会记录下来。
迈克尔·哈内克：和我们当中很多人一样，我也曾经亲眼目睹生命中某一位挚爱遭受痛苦。我认为一生中最痛苦的经历，就是眼睁睁看着他们承受痛苦，自己却什么事都做不了。那也成为引导我探讨死亡的契机，但我要说明，《爱》中讲述的故事并非我亲身所历。
约翰·卡拉辛斯基：潜意识里，创作《应许之地》这个剧本的初衷是为了我的父亲。他成长在匹茨堡，在一家炼钢厂工作，生活极其简单，但我们信赖彼此。我带着最初的剧本素材找到另外一位编剧戴夫·艾格斯梳理剧情线索。后来马特·达蒙和我决定把它写成剧本。当时我们正在加州拍摄另一部电影，所以我和马特只能每周末到他家写剧本。
贾德·阿帕图：我现在的工作时间非常有限，过去我都在晚上写作，等家人睡觉后写到再也写不下去为止。但现在我每天要6点半起床送孩子上学，为了保持健康还要做运动，我只能告诉助理：“明天9点我们开始工作，帮我关掉手机，四小时后再开。”那种局限在时间里的感觉很糟糕。有时我也会给自己一点奖励，比如某一个小时写得很顺利，就会去看一集喜欢的电视剧。
问：你们写剧本，通常会从故事还是人物入手？
克里斯·特里奥：在人物自己跳出来告诉你他们想说什么之前，你无法真正动笔。掌握了他们谈话的节奏，之后的事就变得容易多了。
问：当故事性和真实性发生碰撞时，你们会如何选择？
马克·鲍尔：永远把娱乐性放在首位，但那不意味着两者是互相排斥的。电影比纪录片更激动人心的地方就在于，它能够把生活中的事用一种更鲜活有趣的方式表达出来。
大卫·马戈：我们都知道，描绘不同的人物、不同的情感，需要格外用心，即使这个人的所作所为应当受到世人批判。我认为电影不应左右观众的好恶或试图制造什么负面反应。
问：什么样的题材是制片人不该采用的？
约翰·卡拉辛斯基：试图操纵观众，让他们进入某种思维定式的想法不可取。
克里斯·特里奥：制作《逃离德黑兰》时，把伊朗人描绘成一群只想干掉美国人的刽子手肯定是最简单的办法，但我们不想这么做。从一开始，本·阿弗莱克和我就商量怎样能够简明扼要地交待当时伊朗的社会背景，这不是弄个阿拉伯街道场景就能了事的，观众需要了解伊朗人敌视和仇恨西方的根源，这才能引发他们的深刻思考。
问：贾德，《四十而惑》是根据你自己的故事创作的，写自己的故事会比写别人的故事更难吗？
贾德·阿帕图：这是一部基于真实感受和事件的电影，我希望通过一些简单易懂的肥皂元素，让观众发现理想与真实生活的不同。尽管这个故事是基于我的生活的，但我可不希望我的太太和孩子对我的内心世界了如指掌，我也没有在观众面前剖析自己的想法。片中很多内容有虚构和夸张成分，但感情百分之百真实。
问：马克，是现实事件改变了《猎杀本拉登》的剧情吗？
马克·鲍尔：我最开始动笔写这个剧本是在2006或2007年，后来《拆弹部队》上马，之后派拉蒙有个故事找我写剧本。后来，正当《猎杀本拉登》开始选角和做前期准备时，突然传来本·拉登被击毙的消息。我之前一直都在跟别人说，我写的是一个追捕本·拉登失败的故事。
贾德·阿帕图：你是不是特别沮丧？因为得重写剧本。
马克·鲍尔：作为一个经历了“911事件”的纽约人，抛开个人感受不谈，当时摆在我面前的选择是：要么重头来过，要么彻底放弃这个剧本。我选择前者，重修了剧本。那段时间我们夜以继日地工作，基本上等于重写了一遍。
贾德·阿帕图：公司有没有给你两份工钱？
马克·鲍尔：当然没有。（笑）
问：如果不做编剧、演员、导演，你们会做什么？
约翰·卡拉辛斯基：我曾经考虑过当老师，《死亡诗社》（Dead Poets Society）这部电影对我影响太深了。但后来我上了戏剧学校，从此对这行深深着迷了。
操纵控制 篇7
20世纪80年代以来,澳大利亚、德国、匈牙利、丹麦、英国、日本、前苏联、美国等许多国家在列车节能操纵方面进行研究和试验,总结节能的列车操纵方式,并应用微机技术研制开发列车优化操纵的微机指导系统、微机控制系统、操纵模拟系统等。美国通用电气公司成功研制了列车运行优化系统Trip Optimizer,并取得了初步应用和推广。德国克诺尔集团研制了LEADER驾驶员辅助系统[1],在欧洲部分铁路得到了试验应用。日本在列车优化操纵方面取得了长足的进步,其新干线系列车采用速度模式曲线自动控制方式(ATC),多年来以运行安全、正点、精确定位停车、操纵平稳、乘车舒适和节能而著称。国内众多科研单位也开展了机车节能操纵研究应用方面的尝试。北京交通大学于1989年研制了一套以单片机为主从结构的机车优化操纵的微机指导系统,以优化原理与模糊控制理论为基础,离线优化计算和在线模糊控制相结合,并在北京型内燃机车上进行实验[2]。西南交通大学研制了新型车载微机系统“列车优化操纵指导装置”,采用了离线寻优建立优化操纵运行数据库再结合在线实时调整的方法[3,4]。此外,北京交通大学、北京交控科技有限公司、成都畅通机车车辆技术开发有限公司、中国电子科技集团公司第三十二研究所等单位也分别就机车优化操纵进行了相关研究,取得了一定的专利成果。
本文针对既有机车系统和我国铁路现状,提出了一种基于行程预规划的机车节能操纵优化控制方法,针对当次运行线路和机车运行参数,预规划机车运行速度曲线并基于实时状态调整操纵,既借鉴了离线优化效果,又满足车载系统实际计算能力要求,适用于我国当前铁路现状。
1 机车运行模型
1.1 机车牵引计算模型
我们使用机车质点模型来描述机车动态运行信息,公式(1、2)给出了机车质点模型的定义[5]:
其中,m为机车质量;ρ为机车惯性质量系数;v为机车速度;s为机车位移;f(s)为当前位置的牵引力或者制动力,并满足如下约束:设最大牵引力为ftmax(ftmax>0),最大制动力为fbmax(fbmax>0),则有-fbmax<f(s)<ftmax成立;Rb(v)为机车基本阻力,包含转动阻力和空气阻力,其经验公式可定义如下[6]:
公式(3)中的系数a、b、c是由机车属性决定的,而这些属性可以通过实验方式获得。Rl(s)为轨道阻力,轨道阻力是由轨道坡度、曲度、隧道等因素产生的,轨道阻力可由公式(4)给出定义[6]:
其中,g为重力加速度,α(s)、r(s)、lt(s)分别表示坡度、弯道半径及隧道长度。值得注意的是,当机车在隧道中行驶时,会受到更大的空气阻力,这取决于隧道形状、隧道墙面的粗糙程度及机车外观设计等因素。弯道阻力fc()和隧道阻力ft()可由以下公式定义[5]:
1.2 机车运行优化问题
机车运行问题可以由最优化问题解决。牵引力或制动力f(s)是关键的控制变量,而状态变量是指机车的位移s和速度υ。我们的优化目标是最小化机车行程时间误差和给定行程时间条件下的机车能耗。我们同时把能耗和准时性作为优化目标,并用来表示机车行程的预设时间,T表示机车实际运行时间。
为简化机车模型中参数(如机车阻力和速度限制等)的处理计算过程,也为了方便优化问题的分析和数值研究,本文中把机车位移s选作独立变量而未选用时间t。本文使用动能而不是速度v,可以方便对优化控制问题的研究。这样做可以消除很多非线性的模型,且不影响模型的精度和一致性。因此,单位质量动能K(K=0.5v2)和位移s被选作独立变量。机车运行可用如下连续模型表示:
以位移s为参数,该问题的优化目标可由以下公式表示；
机车运行所要受到的约束条件公式(12)、公式(13)及边界条件公式(14)、公式(15)如下:
其中,JE和JT分别为机车能耗和准时性方面的优分目标。sstart和vstart分别为行程刚开始时的机车位置和速度,send和vend分别为行程结束时的机车位置和速度。行程预设时间往往由列车时刻表给出。
2 基于行程预规划优化控制方法
2.1 基准目标曲线获取
列车的运行情况需要受到多方信息的约束,比如调度指令、列车编组信息、道路条件、运行时间要求、限速条件等,因此基本目标曲线的获取过程便是要把这些约束作为优化约束条件,把机车性能参数作为基本条件,把机车运行能耗最低或者运行时差最小作为单目标或多目标优化目标,从而计算出机车运行曲线。本系统采用离线使用NSGA-Ⅱ多目标遗传优化算法进行搜索的方法展开获取典型情况下的基准目标运行曲线。
NSGA-Ⅱ算法属于典型的多目标遗传算法,遗传算法是一种通过模拟进化论中的自然选择过程搜索最优解的方法,它的主要特点是直接对结构对象进行操作,对问题模型的结构和形式依赖较小,自动调整寻优的方向,不需要领域知识或者特定的规则。遗传算法被广泛地应用于组合优化、自适应控制等领域。
本系统使用NSGA-Ⅱ算法,设计了一个双层多目标优化操纵序列计算方法。该算法的流程图如图1所示。上层NSGA-Ⅱ算法包含了分段策略及段与段之间衔接速度的优化计算,底层NSGA-Ⅱ算法包含了机车牵引计算模型的构建和序列策略中各挡位时间分布优化搜索的计算,然后底层NSGA-Ⅱ算法向上层NSGA-Ⅱ算法提供最终种群中的最优个体(即最好的挡位时间分布比例)的时间消耗和油耗,上层NSGA-Ⅱ算法据此进行评价并调整种群,迭代直至达到终止条件,从而最终种群的最优个体提供的是最好的速度衔接方案。根据上层NS-GA-Ⅱ算法得到的最好的速度衔接方案及对应的方案中由底层NSGA-Ⅱ算法提供的时间分布策略,确定最终的优化操纵序列,进而实现基准目标曲线的获取。
底层多目标计算模型以牵引计算模型和操纵方法为基础,采用NSGA-Ⅱ算法来计算铁路机车在特定分段、特定操纵方法和特定输入输出速度的限定下,能达到最短时间和最少油耗的挡位选择和比例分配的挡位序列。底层多目标计算模型在给定分段、操纵方法和输入输出速度的情况下,利用NSGAII方法搜索操纵方法中每种操作的具体挡位选择和在整个操纵方法中所占的比例,利用牵引计算模型计算具体行驶过程,以达到时间最少、油耗最少并且与输出速度的差值最小的目标。对于给定路段j,j=1,2,…,p;j为分段标识;p为总段数。底层多目标计算模型表达式如下:
其中,i=1,2,…,h;i为步长标识;h为总步长数;Ej为该段总能耗;△Ei为i步长时单位能耗;ΔTi为i步长时的时间长;ΔTj为机车到达终点时的时间误差;Tj为该段计划运行时间;△vendj为到达该段终点时的速度误差;v(h)为终点时的速度;vs(h)为终点时计划速度;abs()表示求绝对值;vstart(j)为第j段时的起始速度,当j=1时,vstart(j)取机车初始起始速度;vend(j)为第j段时的终止速度;vs(j)为第j段的计划终止速度;v(i)为步长i时的机车速度;vlim(i)为步长i时的限速。
上层多目标计算模型在给定线路和其对应的分段方式及操纵方法的基础上,为其中每一个分段分配输入、输出速度,并由底层多目标计算模型返回其对应的时间消耗和油耗,统计获得总的时间消耗和油耗。通过评价一种速度分配方案的时间消耗和油耗,利用NSGA-Ⅱ方法搜索得到最优的时间分配方案。其表达式如下:
其中,j=1,2,…,p;j为分段标识;p为总段数;Etotl为总能耗;△Edj为第j段时能耗;△Tdj为第j段时的时间长;ΔTtotal为机车到达终点时的时间误差;Ttotal为计划总运行时间;υstart(j)为第j段时的起始速度,当j=1时,vstart(j)取机车初始起始速度;υend(j)为第j段时的终止速度;υs(j)为第j段的计划终止速度。
2.2 当前目标优化曲线获取
当典型工况下的基准目标曲线获取后,如何参照基准目标曲线,基于当前实际运行参数,实时优化生成用于指导列车实际运行的当前目标优化曲线就是一个非常现实的问题。当前优化目标曲线获取内容部分主要实现根据临时调度信号和机车当前运行状态信息等参数实时计算基于调度信号的当前优化目标曲线。
本系统在处理当前目标优化曲线获取部分时采取了一种基于自适应A*算法的铁路机车优化操纵方法,其实施过程可以分为2个步骤:第一步,建一个物理仿真环境来模拟实时火车路线最优化问题;第二步,运用A*搜索算法来模拟获得最优化挡位输出序列。
首先,由于算法需要一个启发式的函数来表征能源消耗等,因此一个物理的用于获取火车路线最优化运行数据的仿真是必需的。这个物理仿真模型的建造包括铁路的轨道信息,火车的数据诸如火车的质量和火车的运动学方程,以及司机历史操纵数等。这个仿真的输入是火车当前速度、地点、每一步火车运行的距离及被选择的挡位。这个仿真的输出是最终的速度、时间及消耗的燃料。
其次,A*搜索算法被广泛地运用在最佳优先路径判定算法中,在一个给定的初始节点到一个目标的节点中选一个花费最少的路径。A*算法用了一个启发式的函数来决定节点搜索的顺序。这个启发式的函数是函数g(x)和h(x)之和:
其中,g(x)是起始节点到当前节点x的距离,h(x)是一个容许的对从x到目标节点距离的“启发式评估”,它不能超过到目标节点的距离。
在我们实施A*算法的过程中,我们将全段线路分割成固定长度l的小段,每一段的挡位是固定的,然而不同段l之间的距离可以是不同的,我们用函数f(E,T)作为启发式函数,E代表能源消耗,T代表时间。
E的用处是选择具有更低能耗的节点,T是用来保证不晚点的限制。为了简化计算及改善效率,我们使用如下线性关系,其中Kt和Ke分别代表时间和能耗的权重。
当给定了一个初始的速度和地点的机车,我们用这些参数及启发式函数f(E,T)来计算总长度L=n×l上的最优路径,这里n是总的小段数,我们用第一个选出的挡位来在当前的小段上运行算法。重复这个步骤直到路线走完。
为了用A*算法解决火车路径最优化问题,我们要将标准的A*算法和实际的知识领域结合起来,在这当中,最重要的步骤是设计估价函数h (x)。在这个问题中,基准目标曲线可以发挥很好的作用。一个原始的关于未来能量消耗的估价函数可以从最接近的典型工况的基准目标曲线直接获取,记为H(E)。然而,基准目标曲线与当前实际需求的目标曲线毕竟不同,因此一个更好的估算方法是结合经验知识和理论,对估价函数进行适当修正。
本系统中估价函数被修改如下:
其中,代表运动带来的能量改变。类似的,我们有时间上的估价函数:
其中,H(T)为从最接近的典型工况获取的基准目标曲线中的未来路段时间消耗;vavg是大致的平均路程的速度;amax是在当前的计算单元中,火车运行时能得到的最大加速度;αT是权重因子,考虑加速过程不能保持不变,我们用它来平衡在时间估价上的影响。
3 实验分析
本文基于某型内燃机车进行了模拟仿真实验。该机车含有17个控制挡位,包含8级牵引挡(记1至8)、惰行挡位(记0)和8级制动挡位(级-1至-8)。挡位绝对值较高意味着较强的牵引力或者制动力,也就代表了更高的能源消耗。由于机车保持恒定的功率输出,所以其能量消耗可以被看做只与操纵挡位有关。对于实验中的机车,其牵引功率特征和制动功率特征变化分别如图2和图3所示。图4给出了试验所选路线的坡度走势展示。
课题组基于图1所示架构,搭建了硬件在环半实物仿真平台(如图5所示)。该半实物仿真测试平台可用于测试所设计的机车节能操纵优化控制系统的运行效果,试验过程可根据不同的实际驾驶数据,为模拟器提供负载等条件输入。
实验中我们选取了1 0组来自有经验的驾驶员在该线路上的实际驾驶数据,这些数据蕴含了不同的负载情况。然后,我们将有经验的司机驾车的能耗和按照本文方法实现得到的仿真结果中的能耗做比较,试验和模拟结果见表1。从结果中可以看出,无论是重载还是轻载模式下,本文提出的机车节能操纵优化控制系统方案实施结果与司机实际驾驶相比,平均可以节约约1 1.47%的能源,同时与司机驾驶运行时刻表之间的平均时间偏差仅为40 s左右。试验表明了在不同的运行条件下本文提出的机车节能操纵优化系统的处理能力。本实验利用硬件在环仿真测试系统平台、600 Hz Corte×-A8处理器运算得到的实验结果显示,当前目标曲线的计算获取能够实时进行,并能用于指导当前操纵挡位的输出。
4 结论
本文为了解决智能铁路交通运输中的能源消耗问题,设计了一种基于行程预规划的机车节能操纵优化控制系统。该系统既适用于既有机车改造,也适用于新造机车加装,系统并列于司机控制器工作,针对当次运行线路和机车运行参数,预规划机车运行速度曲线并基于实时状态调整操纵,且可由司机方便地选择手动或自动驾驶,在满足系统安全驾驶需求的同时,实现了节能操纵,适用于我国当前铁路现状。该系统基于基准目标曲线和实时目标曲线2个步骤实现基于行程预规划实时优化控制,系统方法在所构建的硬件在环半实物仿真测试平台上进行了试验,并于多组司机实际驾驶数据进行了对比研究,节能效果良好。
摘要：文章介绍一种基于行程预规划的机车节能操纵优化控制算法,针对当次运行线路和机车运行参数,预规划机车运行速度曲线并基于实时状态调整操纵。行程预规划过程分为基准目标盐线获取和实时优化曲线获取2个步骤:①基于当次运行线路和机车运行参数,使用NSGA-Ⅱ算法设计了双层多目标优化方法预规划基准目标曲线;②在自动驾驶时基于该基准目标曲线,使用自适应A*算法计算实时优化运行曲线。该方法在硬件在环半实物仿真测试平台上进行了测试验证,测试结果相比司机运行数据,平均节能效果约11.47%。
关键词：机车节能,优化操纵控制,行程预规划,NSGA-Ⅱ算法,A*算法
参考文献
[1]Eldredge D,宋海龙.列车运行与优化系统的设计[J].铁道通信信号,2011(12):55-57.
[2]赵爱菊.机车优化操纵的微机指导系统[J].铁道学报,1990(1):1-9.
[3]金炜东,王自力.列车节能操纵优化方法研究[J].铁道学报,1997(6):58-62.
[4]王自力.列车节能运行优化操纵的研究[J].西南交通大学学报,1994(3):275-280.
[5]V Xuan.Analysis of Necessary Conditions for the Optimal Control of a Train[D].Australia:University of South Australia,2006.
操纵控制 篇8
现有舰船机电系统的训练, 主要采用理论教学、模拟器操练、实际装备冷态操练 (冷操) 、实际装备运行中操练 (热操) 等方式, 其训练效果和训练损耗显而易见。与上述训练方式相比, 嵌入式训练系统, 又称为“实船训练系统 (On-Board Training System, OBTS) ”, 因能够充分利用实际装备上不易故障的监控系统人机界面、节省大量模拟训练器材生产费用、“以实装冷操所消耗的设备与能源, 获得实装热操的训练效果”, 而受到国内外广泛的重视。
船舶操纵控制系统是借助操纵装置改变或保持船舶速度、姿态、方向和深度的系统, 在船舶生命力及作战使命中占有极为重要的地位。在各种作战背景和海洋环境下良好的操纵船舶, 对于保证航行安全, 充分发挥船舶的战技术性能、占据有利阵位、发挥火力、打击敌人以及提高经济性, 都具有非常重要的意义。
本文通过分析现有船舶操纵控制系统功能结构, 提出一种基于现有装备加装嵌入式训练功能的方案。并就嵌入式训练模式与操纵控制模式之间的安全切换、嵌入式训练系统建模技术、仿真评估及故障仿真等关键技术进行了研究。
1 嵌入式训练系统内涵特征
嵌入式训练是将训练集成到装备中, 实质是在武器装备中嵌入一种能力, 这种能力使得操作人员能够看到虚拟世界, 并通过与武器装备中子系统的交互实现训练、任务演练、战场可视化、效果测试和评估等功能。将训练系统嵌入到实际装备中, 在真实的装备环境下实施的训练, 可使受训者获得与实战相符的心理与生理适应性, 大幅提升训练质量。
嵌入式训练系统的基本构架如图1所示。
美国训练与条令司令部 (TRADOC) 在其条例350-70-XX中定义:嵌入式训练是一种能依靠相关的操作系统开展训练的能力, 且支持单兵、全员及协同训练应用。其包括允许通信及训练用操作能力以及战术使用和通过附加的或者嵌入式仿真实现系统操作控制的系统设计。主要可以分为以下三种方式[1,2]:
完全嵌入式 (Fully Embedded) :嵌入式训练系统完全嵌入到原型系统中;
附加嵌入式 (Appended Embedded) :嵌入式训练系统在需要时被安装或附加到原型系统中, 不需要的情况下可以移除;
脐带嵌入式 (Umbilical Embedded) :和附加嵌入式相类似, 脐带式在需要时被安装或附加到原型系统中, 不需要的情况下可以移除, 但其包含附加到外部部件 (如电脑、教练员控制台及其他网络) 的物理连接。
嵌入式训练具备如下特征[3,4,5,6,7,8]:
(1) 具有较强的真实性, 依托和利用真实装备开展训练与演习, 逼真度较高。
(2) 时效性好, 便于组织和开展新的训练, 保证训练的连续性;可以方便的修改和发布训练内容;并可以在脱离教练员的支援和帮助下开展训练。
(3) 可以在虚拟环境下开展大跨度训练及演习。
(4) 通过训练记录保持和训练评估, 有利于决策指挥, 有效地修正决策者及指挥员的意图及指令, 减少决策失误。
(5) 训练耗费较低, 通过模拟的逼真战场环境, 可以实现对抗战法、战术训练及指挥、特情处理训练, 有效提高学习效率。
2 改造方案分析
某型船舶操纵控制系统主要由中央控制台、操舵液压系统、电液控制仪器、电源分配仪器、舵角信号反馈设备、接线盒等组成。其中中央控制台是操纵系统的核心组成, 具有数据处理、网络通信和综合显示能力。
为实现操纵控制系统加装嵌入式训练功能, 且保证系统与外部系统交互、控制等不受影响, 对现有系统改造遵循如下原则:尽可能不改变原有系统的硬件结构;在训练工况与工作工况切换过程中, 必须确保系统安全性;系统与外界交互的数据信息格式及内容不变。
在原系统基础上实现嵌入式训练功能, 为防止训练过程中舵机等的误动作, 必须实施实际控制信号的屏蔽, 以仿真信号作为反馈替代实际信号。根据系统的实际情况, 可以考虑在两个层面上切入仿真信号:软件层和信号层。对应下述的软件层切入和信号层切入两类方案。
2.1 软件层切入
软件层切入是指对系统软件进行替换, 在新版软件系统中加入仿真模型模块。系统在工作模式下软件的运行控制与原有系统相同, 系统运行所产生的控制信号输出到对应的执行结构, 如液压系统等, 完成相应的控制。而在训练工况下, 系统运行控制功能模块接受操纵面板输入, 并生成控制信号输出到仿真模型模块, 仿真模型通过仿真执行结构动作, 进行舵角、船舶姿态等反馈, 并实时更新相关显示。
为实现系统工作模式与训练模式之间的安全切换, 加装信号控制器控制电液分配仪。当切换到训练模式时, 切断电液分配仪向执行结构的输出, 包括供电及液压系统, 以防止系统误动作。
此类方案可以在对系统硬件进行最小更改的情况下实现嵌入式训练功能, 保持训练操作与实际操作的一致性。但其难以实现训练设置与训练评估, 且无法实时设置故障进行应急操纵训练, 具有一定的局限性。
2.2 信号层切入
第二种方案是在信号层切入仿真信号, 系统原有的操纵控制界面及硬件系统保持不变, 通过仿真模型模拟船舶及相关执行机构运行状态, 并通过改造主控计算机软件系统, 加装仿真模型模块、数据交换模块。系统运行所产生的控制信号输出后不发送至各控制器, 而由仿真模型屏蔽并通过控制指令推动模型的动态运行, 仿真模型的反馈信号输入到显示界面实现更新。选用便携式计算机作为教控台, 当系统进行训练时, 通过数据交换模块通信接口实现教控台的脐带式嵌入。
为实现系统工作模式与训练模式的安全切换, 在每个控制器上增加额外通信模块, 这样充分保留了原系统设备, 仅仅屏蔽了主控制计算机到执行机构及传感器之间的信号。且系统使用实际控制器, 还可以实现嵌入式训练程序调试和静态检查操纵控制系统到传感器及执行机构的信号故障及电气故障, 产生了附加功能。
通过比较分析得出, 第二种方案可以较好地满足嵌入式训练的需求。系统从结构上可以分为实船设备和教控台两部分, 操纵控制系统主控计算机增加数据交换模块、仿真模型模块, 教控台系统软件主要包括仿真训练控制模块、训练设置模块、数据记录模块及评估模块等, 可以实现训练发布、故障设置、数据记录及仿真评估等功能。
3 关键技术
3.1 嵌入训练及操作控制之间的安全切换
嵌入式训练系统将虚拟模型嵌入到真实装备系统当中, 因此必须要有相应的措施既保证训练安全, 又能快速返回到操作控制模式, 不影响操纵控制系统的作战效能, 在确保安全的情况下实现训练模式和操作控制模式的快速切换。
在本系统样机研制过程中, 通过在每个控制器上增加额外通信模块, 实现主控制计算机到执行机构及传感器之间的信号的屏蔽。在训练模式下, 通过控制器切断控制计算机向外部执行结构等的传输, 以避免误动作。当切换到操作控制模式时, 断开主控计算机与仿真模型之间的交互, 并接通控制器, 实现输出控制。
3.2 数学模型
操纵控制嵌入式训练系统, 利用数学仿真模型模拟本船操作响应, 以实现操作控制系统执行结构不动作的情况下, 完成艇员实船训练的目的。
仿真模型的建立是实现该系统嵌入式训练功能的关键。操纵控制系统所涉及的平台仿真模型包括船舶空间运动六自由度模型、船舶水面运动模型、方向舵模型、舯舵模型、艉舵模型、均衡模型、潜浮模型、螺旋桨推力模型及波浪力模型等。
系统基于模块化建模方法建立仿真平台模型, 以规范化的标准建立基本设备和部件的数学模型, 将它们开发成通用的基本模块 (子程序) , 用其组合成不同类型子系统的模型 (仿真程序) , 以降低建模的复杂性, 缩短建模时间, 增加模型的通用性。
仿真平台运动模型主要模块结构图如图2所示。
3.3 训练评估
考核评估是仿真培训中十分重要的一个环节, 一般依靠教练员主观评判打分的方式。但这种方式不仅评估结果具有极大的主观性、延时性, 而且还需要耗费大量的人力物力资源。
通过建立评估系统, 以相关领域的专家知识和技术人员丰富的实际经验作为评估标准, 使用编程技术实现对考核人员的智能评估, 这不仅提高了评估的效率和公正性, 而且节省了大量的经费。
智能评估系统的结构原理如图3所示, 考核人员在控制台上操作, 监控软件将操作数据记录到数据库之中。分析数据库中的数据, 对考核人员的实际操作水平进行评估, 然后给出客观、合理的评估结果。智能评估系统还能实现对培训过程进行各种管理, 如人员信息的存储、查询、打印等。
智能评估系统主要有数据库和评判程序两部分组成。数据库包含有如下三类数据:操作人员操作信息数据, 记录受训者操作时各仿真变量随时间的变化;评估知识库数据, 其根据实际操作经验作为专家知识存储在计算机中, 是实现评估系统准确有效的关键;第三类数据主要是考生的基本信息和考核成绩, 为培训的总结及提高提供依据。
评判程序分为如下四个模块:评估系统维护管理模块、评估规则和参数管理模块、评估的项目管理模块、考生信息管理模块。
系统考核与评估基本流程如下:首先将系统操作过程进行分解为一系列相对简单、独立的子过程, 按照操作规范制定评估规则, 对系统操作控制信号进行采集、记录, 并通过模糊综合评估法进行操作评估。
3.4 故障仿真
船舶操纵控制系统由复杂的机、电、液压系统组成, 系统的安全直接影响到船舶航行安全。当操纵控制系统出现异常时, 艇员如何根据出现的异常状况判断故障, 采取相应对策控制及保持浮力, 是降低事故隐患, 避免重大海难事故发生的重要途径。因而, 故障仿真训练对于船员具有非常重要的意义。
首先依据船舶操纵控制系统的结构, 建立相应的故障模型, 将可能出现的故障现象和故障原因转化为故障数据库, 如表1所示。
在仿真模型中, 添加故障仿真处理模块, 如通过设置并保持对应舵角值模拟舵卡故障等。在训练过程中, 教练员可以通过教控台设置故障, 仿真模型依据故障模拟当前故障现象, 并将对应反馈通过通信接口发送至操纵控制台相关显示模块。
4 结语
针对常规训练装备损耗大、训练耗费高等问题, 基于嵌入式设计思路, 提出了在现有船舶操纵控制系统中加装嵌入式训练功能的方法。对比分析了两种不同嵌入式方案, 并对嵌入式训练涉及的训练模式与操纵控制模式之间的安全切换、仿真模型建立、智能训练评估及故障仿真等进行了研究。通过嵌入式训练功能的加装, 可以大幅度减少训练投入及训练场地依赖度, 显著提高训练效益, 对军事训练改革具有重要意义。同时, 作为现有武器装备加装嵌入式功能的探索, 本文对其他武器装备平台嵌入模拟训练功能具有一定的借鉴意义。
摘要：嵌入式仿真训练系统将模拟训练与实装训练相结合, 利用仿真技术, 将模拟训练功能嵌入到真实武器平台中, 利用真实武器系统进行高逼真度的训练, 是改善训练模式, 提高训练效能的有效途径。介绍嵌入式训练系统的原理及当前发展现状;对船舶操纵控制系统模块进行分析, 提出了系统改造的总体方案, 并就嵌入式训练系统与实际操作之间的安全切换、嵌入式训练系统建模技术、仿真评估及故障仿真等关键技术进行研究。通过嵌入式训练功能加装, 可以提高装备训练能力, 降低训练成本, 并为新研制装备的嵌入式模拟训练系统提供理论支持, 具有非常重要的意义。
关键词：嵌入式训练系统,操纵控制,建模,评估,故障仿真
参考文献
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操纵控制 篇9
自动转向控制是实现农用车辆自动导航的关键技术之一［1］。拖拉机导航系统中,转向操纵控制系统根据上位机控制指令,驱动转向前轮转到指定角度。 转向操纵控制系统执行效果的优劣决定了导航车辆工作的准确性和稳定性［1］。
拖拉机本身是一个具有大延迟、高度非线性、时变性和不确定性的复杂系统,而且农田地况较差,轮胎与地面作用过程复杂,难以建立精确的数学模型［2］。当被控对象受到参数摄动和外部干扰等不确定因素影响时,会降低系统的控制品质,出现诸如振荡加剧、过渡时间过长等缺点［2］。因此,有必要充分挖掘车辆模型所蕴含的车辆状态信息,选择合适的控制算法,以改善导航系统性能。
自动驾驶转向控制算法直接影响到拖拉机自动驾驶的行走精度,通过研究拖拉机转向操纵控制的实现方法,并对常用算法对比分析、改进和融合,以仿真研究和试验研究为主要研究手段,寻求提高操纵控制器动态响应特性的方法,为提高农用车辆导航控制系统的路径跟踪精度提供可靠保证。
1试验研究
1.1双通道系数测定
由于所用拖拉机的转向油缸是单边油缸,转动方向盘速度相等时,左转向速度和右转向速度不同。当拖拉机右转向时,转向油缸有杆腔进油,无杆腔回油,转向速度快一些; 拖拉机左转向时,转向油缸无杆腔进油, 有杆腔回油,转向速度慢一些。为解决左右转向速度不同这一问题,设计了双通道控制方法,通过添加一个控制系数,来实现左右转向对称。
试验方法是让步进电机带动加装的全液压转向器转向,设定不同的双通道系数,通过电脑接收由CAN发送过来角度传感器的值,并保存分析数据,找出左右转向所用的时间相等所对应的系数。
图1分别是起始转角为0°、目标转角为30° ~ 30°、设置步进电机速度为0. 3r / s、全液压转向器左转和右转速度相同时的数据图。由图1可知: 拖拉机左右转向不对称,设置不同的系数,多次试验后,当右转速度/左转速度等于0.7时( 双通道系数为0.7) ,左右转向对称,如图2所示。
1.2比例系数测定
在控制自动转向时,为了提高控制的快速性、准确性和精度,希望当目标转角与当前转角的偏差较大时,具有较大的转向速度,以提高自动转向的响应速度; 当目标转角与当前转角的偏差较小时,具有较小的转向速度,以避免自动转向超调。为此,通过多次试验,测试出最佳比例系数,以满足转向控制的快速性。
试验方法是先设置好一固定的目标转角,给定不同的比例系数,控制拖拉机自动转向。通过电脑接收由CAN发送过来角度传感器的值,并保存分析数据, 观察转向的快慢和稳定性,以找出最佳比例系数。
图3为起始转角为0°、目标转角为30°、比例系数分别为20、50时的自动转向角度曲线。设置不同的比例系数,通过分析实验数据可知: 比例系数越大,转向速度越快,但超调量也越大,当比例系数过大时,系统稳定性下降; 通过多次多次试验,当比例系数为50时,转向效果最好。
1.3微分系数测定
单纯的比例控制会出现一定的超调量,微分控制可以减小一定的超调量; 但是,微分控制过大会放大噪声,使控制系统稳定性下降。为提高自动转向的精度、减小超调量,需要确定最佳微分系数。
试验方法是: 先设置好一固定的目标转角,在前面比例系数确定的基础上,通过设置不同的微分系数,控制拖拉机自动转向。通过电脑接收由CAN发送过来角度传感器的值,保存分析数据,观察转向的超调量大小和系统稳定性,找出最佳微分系数。系统控制稳定、超调量最小时所对应的微分系数就是最佳微分系数。
设置起始转角为0°,目标转角为30°,通过数据分析可得: 微分控制减少系统控制的超调量,但影响较小; 通过多次试验,当微分系数为20时,转向效果较好,如图4所示。
2仿真研究
通过对系统进行建模,然后针对控制对象的性能要求和影响因素,选定控制器,并对控制算法扰动因素进行分析,优化模型。同时,对操纵控制器的响应速度和精度及转向控制方法的控制效果进行试验分析,从而提高转向操纵控制器的控制效果。
2.1步进电机SIMULINK建模
拖拉机转向系统的建模主要就是对步进电机的建模,转向控制算法直接去控制步进电机,使之快速、 准确地输出需要偏移的角度。根据步进电机的特性, 建立A相的电压方程为
其中,ia为A相的电流; L为绕组电感; Km为反电势系数; R为绕组电阻; X为电机的转速; Nr为转子的齿数。
电机转矩方程为
其中,Te为电磁转矩; J为转动惯量; B为粘滞摩擦系数; TL为负载转矩［3］。
综上建立步进电机的数学模型,其微分方程形式为
从以上模型可以看出: 步进电机为高度非线性被控对象,对步进电机进行SIMULINK仿真,建立仿真模型如图5所示。
此模型有2输入4输出,分别是: Ua、Ub为输入量; ia、ib、H、X为输出量。电磁转矩模块Te是子模块,后接输出电流的绝对值模块。利用SIMULINK把这个模型进行封装,从而得到了拖拉机自动转向操纵控制器步进电机的仿真模块。
2.2模糊PID控制器构建
2.2.1构建思路
模糊控制不依赖于被控对象的数学模型,具有设计算法简单、易于实现、适应能力好、抗干扰能力强等优点,但存在控制精度不高和静态余差等缺点。步进电机的内部结构与其他类型的电机不同,内部各控制变量不仅高度非线性,而且相互耦合,所以很难用简单的数学模型去表达。由于步进电机构成的控制系统存在着非线性、时变、干扰等特性,当外界环境发生变化时,被控对象的参数也会随之变化,采用固定的PID参数难以达到理想的控制效果。因此,结合PID控制方法与模糊控制技术两者的优点,组成模糊PID控制技术,并将其运用于电机控制中,使系统具有较高的控制性能。
在步进电机控制系统中采用模糊PID控制可以充发挥模糊控制与PID控制各自的优势,用模糊控制去整定PID参数,建立模糊规则,通过推理对PID参数进行在线调整,从而提高转向操纵控制器的控制效果。控制原理如图6所示。
2.2.2模糊PID控制算法的建立与仿真
通过确定模糊语言变量,对各变量隶属函数进行确定,再通过控制规则的建立,进行模糊推理,可以得到模型中各个参数的取值。确定各变量kp、kI、kD隶属函数如图7所示。
采用Mamdani推理所得的推理结果,如图8所示。当e = 0.5、ec = 0.5,即给定值与测量值c( t) 之差及较上一次失步数之差模糊化所形成值,它所对应的PID各参数需取值kp= 0.469,ki= 0.565,kd= 0.45。
在Mat Lab /SIMULINK中,将建立的模糊控制器仿真模型封装在Fuzzy Logic Controller中,再将模糊控制模块与PID模块结合起来,建立的模糊PID仿真模型如图9所示。
所构建的模糊PID控制器可以使得系统具有反应时间短及超调量小的控制效果,可以有效地减少转向过程中的振荡现象,过渡时间过长等问题也得到了进一步改善。从波形分析可以看出: 模糊PID控制通过对参数的在线调整,对提高控制精度起到了关键的作用。
3结论
操纵控制 篇10
1 双铰接结构
1.1 结构组成
双铰接机构由前铰接架、蟹形转向轴、后铰接架、转向轴4个主要部件组成, 如图1所示。前铰接架与前机架通过横置轴连接, 前铰接架与后铰接架通过蟹形转向轴连接, 后铰接架与后机架通过转向轴连接。
1-前钢轮;2-前铰接架;3、7-液压油缸组;4-蟹形转向轴;5-后铰接架;6-转向轴;8-后钢轮
1.2 蟹形状态
在液压油缸组的作用下, 前铰接架与后铰接架围绕蟹形转向轴逆时针转动, 转动到一定位置后被限位块限位, 如图2所示。同时后铰接架在液压油缸组的作用下围绕转向轴逆时针转动到一定位置后, 被限位块限位。限位块与限位块的位置由分析计算结果来设定, 以保证转向完成时前钢轮与后钢轮处于平行状态, 实现蟹形。
2 蟹形对中电路的设计
双铰接机构通过液压缸和机械限位块的作用实现了整机的蟹形行驶, 但要想恢复直线行驶状态, 需要对液压缸组3与液压缸组7同时操作。该操作过程需两个人进行配合操纵, 因此实现频繁的蟹形作业非常困难。为了方便、准确地进行蟹形作业与直线行驶两种模式之间的快速切换操作, 设计了一种蟹形对中电路, 解决了上述操作不便的问题。
该蟹形对中电路由三位翘板式开关、行程开关、继电器、蟹形电磁阀组成, 如图3所示。三位翘板式开关用于“蟹形开启模式”, “蟹形关闭模式”及“蟹形自动对正模式”的切换。当三位翘板式开关置于“蟹形关闭模式”时, 蟹形电磁阀不通电, 液压油缸组3无动作。当三位翘板式开关置于“蟹形开启模式”时, 蟹形电磁阀通电, 此时转动方向盘, 液压油缸组3及液压油缸组7推动双铰接装置至蟹形状态, 此时将三位翘板式开关切换至“蟹形关闭模式”可进行蟹形作业。想要恢复直线行驶作业时, 将三位翘板式开关置于“蟹形开启模式”, 反向转动方向盘。当前铰接架与后铰接架对正时, 行程开关闭合, 继电器触点断开, 蟹形电磁阀失电, 此时油缸组3无动作, 前铰接架与后铰接架自动对正, 此时将三位翘板式开关置于“蟹形关闭模式”, 可进行直线行驶作业。
1-三位翘板式开关;2-行程开关;3-继电器;4-蟹形电磁阀
3 结论
新闻媒体“操纵”股价 篇11
欧亚农业：“人善被人欺”?
2002年1月2日，香港上市的欧亚农业的股价突然大跌，当日最高跌幅达25％，收盘时欧亚农业跌幅仍超过18％。
这是《远东经济评论》的报道引起的。该杂志文章盲指欧亚农业和同样受杨斌控制的欧亚实业公司之间的关联交易。《远东经济评论》推断杨斌控制的欧亚实业的主要资产荷兰村项目存在问题，所以当初分拆欧亚农业上市时，杨斌才没有将这块资产装进上市公司。欧亚集团总裁杨斌称“某些基金对国内企业有偏见，这次行动是冲着所有香港上市民营企业来的。”
大庆联谊：众怒不可犯
大庆联谊早在1999午时就入选厂当年的股市十大丑闻，原因是为申报上市而弄虚作假。但该公司卜市后依旧“恶习不改”，在2001年1、2月间通过连续发布的四个公告，导致股价先涨后跌，大幅震荡，被公告误导的投资者快速损失23％。
其间，《上海证券报》发表题为《大庆联谊：何以如此大方》的文章，发起冲锋。《股市》周刊于2001年1月26闩呼应，并连续向持有大庆联谊股票者发出呼吁，将组织联合诉讼，追究责任者的法律责任。随之，该股股价跳水。目前，随着证券市场司法介入的实现，大庆联谊事件又受关注。
格林柯尔：祸从天上来
正当格林柯尔欢欢喜喜准备入主科龙电器时，突然遭到了以《财经》杂志为首的媒体的当头棒喝。2001年11月《财经》报道：格林柯尔根本没有钱收购科龙。该报道引起连锁反应，在媒体热炒过程中，甚至有人将格林柯尔老板顾雏军本人的发家史抖了出来。此后，公司在香港创业板的股票连连暴跌，仅在去年12月6日、7日两天时间里，股价就从3．5元跌到2．55元，市值损失了10亿港币。格林柯尔召开新闻发布会，就有关媒体针对公司的批评进行反驳。去年12月24闩，格林柯尔入主科龙获董事会通过。但看起来事情还没有结束。
东方电子：“墙倒众人推”
2001年7月间，东方电子股价突然一路走低。在人们猜测纷纷之时，2001年8月28日，《2l世纪经济报道》以“机构中经开十年赌四命——东方电子篇”为题，明确提出了大股东操纵股价的问题，引起众媒体关注。随后央视《证券时间0B艮进，矛头直指信息披露。证监会介入调查后，媒体对东方电子“揭批”掀起高潮。其间，强大的舆论压力导致东方电子囚股价异动被停牌(2001年11月21日)。时至今日，东方电子颓势依然。
蓝田股份：一言以“毙”之
2001年8月24日、25日两天，《全景网络·证券时报》向刚公布了中报的蓝田股份“发难”——《蓝田股份：优秀业绩引出了五大疑问》、《业绩骄人出乎常人所想“再问”蓝田股份》两篇文章如重磅炸弹，击中了公司财务报表与股价及经营等多处脱节之处，立刻引发了蓝田股份的股价大幅波动。媒体并末就此罢手，围绕着“鱼塘里放卫星”的话题展开厂热烈的“讨论”。10月，中央财经大学学者刘姝威在《金融内参》上发表600字短文《应立即停止对蓝田股份发放贷款》，起到了决定性作用。蓝田总公司总裁瞿兆玉说：资金链断厂，(蓝田)快死了。蓝田为活命，不得已重组更名，证监会对其的调查仍在进行，日前，公司已有10人被拘传。
通海高科：未捷身先死
操纵控制 篇12
汽车操纵稳定性试验中[1],驾驶员要对方向盘进行控制、输入转角。依靠人为控制方向盘转角输入,不具有精确性、可重复性,人为失误会对试验结果造成影响,进而影响对汽车稳定性的客观评价[2]。转向机器人用于替代驾驶员控制方向盘转角的输入,可以保证输入转角的精确性、可记录性、可重复性,排除驾驶员主观因素对试验结果的影响,完全客观地评价车辆操纵稳定性。
本文基于汽车操纵稳定性试验中方向转角输入的要求,在已完成设计转向机器人机械部分的基础上,展开转向机器人控制器设计、控制器软件部分设计和转向机器人转角跟踪试验。试验结果表明,所设计的转向机器人可以代替驾驶员完成对方向盘转角的输入。
1 转向机器人设计原理和技术要求
在汽车操纵稳定性试验中,要实现转向机器人代替驾驶员精确操纵方向盘的功能,转向机器人结构需包括动力部分、传感器测量部分、实现到方向盘的动力传递部分(机械模块)。转向机器人主要由电机(内含减速机构的直流无刷电机)[3]、电机与方向盘的连接装置、驱动控制器以及方向盘转角、转矩等测量单元组成(见图1)。
转向机器人应用于汽车操纵稳定性试验中代替驾驶员操纵方向盘,控制方向盘转角输入。转向机器人要达到2个基本技术指标:输出足够大的转矩和实现转角跟踪。转向机器人控制器实现对目标输出转角的跟踪,在试验中按试验要求精确控制转角输入。
2 转向机器人控制器设计
转向机器人设计主要包括转向机器人机械模块设计和控制器模块设计[4]。转向机器人通过所编写控制程序控制,即可代替驾驶员对方向盘进行控制[5]。本文在已经设计完成的转向机器人机械部分基础上,对转向机器人控制器设计进行研究。转向机器人机械部分包括:电机、电机与方向盘连接装置、方向盘转角、转矩等测量单元等(见图2)。
转向机器人控制器包括以下几个主要部分:电机驱动控制电路[6]、CPU外围电路部分和信号输入调理部分。传感器信号输入到信号调理电路,经过调理的信号输入到CPU进行分析处理,CPU发出电机驱动信号输入到电机驱动电路,最终驱动电机工作(见图3)。图2转向机器人
2.1 CPU外围电路部分
控制器中,CPU选择飞思卡尔HCS12系列的MC9S12XS128,该CPU具有很好的数据处理功能[7]。MC9S12XS128外围电路中,供电电压是5V,驱动晶振是32MHz(见图4)。
2.2 信号输入调理部分
信号调理部分主要为信号滤波电路和跟随电路。传感器信号会受到很多因素干扰,故在信号输入到CPU之前要对其进行滤波处理,以去除干扰,保证信号准确性。控制器中的信号输入调理部分滤波采取RC串联低通滤波电路(见图5)。信号调理电路中设计跟随电路,进行阻抗匹配,使得输入阻抗很小,保证在多路开关切换过程中噪声强度大大降低(见图6)。跟随电路采用芯片LM310,工作电压5V。
2.3 电机驱动控制部分
为满足汽车操纵稳定性试验对转矩的要求,转向机器人选择48V直流无刷电机。驱动控制电路基于MC33033无刷直流电机控制芯片和MOSFET驱动芯片IR2103S设计[8],每个IR2103S可以驱动一对MOSFET。驱动电路中,MC33033根据电机转子位置传感器输入的信号产生控制逻辑信号,控制3个IR2103S芯片,IR2103S控制无刷直流电机三相电压的输入,进而控制电机转动。可通过调节MC33033的PWM口输入的PWM占空比调节电机转速[9]。控制器驱动电路中MC33033和IR2103S的连接电路(见图7,8)。MC33033具有过流保护功能,它的12引脚电压超过一定值(100m V)时,MC33033会停止工作。在电机驱动电路中,MC33033的12引脚通过一个小阻值电阻连接到电机驱动电路回路中,当电流过大时驱动控制电路就会停止驱动电机[10],以实现过流保护的功能。
2.4 控制算法选择
选择模糊PID控制算法,以实现转向机器人对目标转角的良好跟踪性能。将传统的PID控制与模糊控制相结合,利用模糊推理原则,对PID参数Kp、KI、KD进行在线调整,满足不断变化的误差对控制参数的要求(见图9)。应用模糊PID控制算法[11],在Code warrior中进行编程,控制器可以使转向机器人实现对目标转角快速而准确的跟踪。
3 转向机器人试验测试
转向机器人(机械部分和控制器)要具有良好的转角跟踪性能和足够的力矩[12](见图10)。在设计中通过对电机功率和内部减速机构的选择,可以满足转向机器人的力矩要求[13]。汽车操纵稳定性试验中,驾驶员对转向盘施加力矩一般不会超过20Nm。本文中设计的转向机器人选择的电机(内含减速机构)额定功率350W、输出额定扭矩20Nm,能够满足要求。
为满足目标转角的跟踪性能要求,除对硬件设计的精确要求外,还要考虑到控制算法的选择和软件编程[14]。在Code warrior中进行编程,采用模糊PID控制策略,对转向机器人进行简单的转角跟踪试验(见图11)。图11中虚线是目标转角,实线是转向机器人输出的转角,从图中可看出,实际输出转角和目标转角之间误差很小,转向机器人转角跟踪性能良好[15]。
4 结论