專利名稱：混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)車控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混合電動(dòng)調(diào)車機(jī)車的運(yùn)行工況識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，可以為各種混合動(dòng)力機(jī)車控制器參數(shù)變換提供依據(jù)。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)車是軌道交通發(fā)展方向的一種綠色車型?；旌蟿?dòng)力技術(shù)非常適合于電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，尤其是調(diào)車機(jī)車。調(diào)車機(jī)車具有怠速時(shí)間長、運(yùn)行速度低等特點(diǎn)。采用混合動(dòng)力技術(shù)可以大幅度改善調(diào)車機(jī)車的燃油經(jīng)濟(jì)性，并減少其排放，對(duì)調(diào)車機(jī)車在隧道等通風(fēng)不暢的特殊環(huán)境中工作具有更重要的意義。控制策略是混合動(dòng)力調(diào)車機(jī)車的核心，而且是其運(yùn)行工況緊密相關(guān)。與混合動(dòng)力調(diào)車相比，調(diào)車機(jī)車的運(yùn)行工況不僅與其行駛速度有關(guān)，而且與其拖曳貨物質(zhì)量具有緊密聯(lián)系，因此不能僅僅根據(jù)車速對(duì)其運(yùn)行工況進(jìn)行評(píng)價(jià)。不同站點(diǎn)的貨物運(yùn)輸量不同，調(diào)車機(jī)車的運(yùn)行工況也具有很大差異。而目前國內(nèi)還沒有對(duì)調(diào)車機(jī)車運(yùn)行工況進(jìn)行評(píng)價(jià)的設(shè)備和方法，因此混合動(dòng)力調(diào)車機(jī)車在燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能方面的優(yōu)勢沒有得到最大體現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種混合動(dòng)力調(diào)車運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，根據(jù)調(diào)車機(jī)車多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析，從而對(duì)混合動(dòng)力調(diào)車目前運(yùn)行工況進(jìn)行識(shí)別評(píng)價(jià)，有助于混合動(dòng)力調(diào)車調(diào)整控制策略中的參數(shù)，使得混合動(dòng)力調(diào)車的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能得到最大的提高。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括控制器硬件和軟件，其特征在于所述控制器硬件包括中央處理器、功率信號(hào)采集與處理系統(tǒng)、模擬量信號(hào)輸出系統(tǒng)、CAN 總線通訊控制系統(tǒng)、串口通訊控制系統(tǒng)；所述軟件包括數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、以及狀態(tài)識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)；所述運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)通過CAN總線通訊控制系統(tǒng)得到調(diào)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率信號(hào)，然后在中央處理器對(duì)輸出功率進(jìn)行分析，得到調(diào)車運(yùn)行的狀態(tài)并進(jìn)行劃分，從而輔助混合動(dòng)力調(diào)車控制器PCU調(diào)節(jié)控制參數(shù)。進(jìn)一步地，所述運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)自身采集或者其他控制器輸入到的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，從而判斷出調(diào)車的行駛的狀態(tài)，并進(jìn)行評(píng)定。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)輸入各種編組站區(qū)段站的運(yùn)行工況并進(jìn)行分析，從而更新狀態(tài)識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)。進(jìn)一步地，所述運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行調(diào)車運(yùn)行工況識(shí)別評(píng)價(jià)。進(jìn)一步地，所述功率信號(hào)采集與處理系統(tǒng)進(jìn)行功率信號(hào)數(shù)據(jù)處理時(shí)，采用分段疊加的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。更進(jìn)一步地，所述運(yùn)行工況智能識(shí)更別系統(tǒng)通過多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率的總和隨時(shí)間變化的曲線進(jìn)行處理和計(jì)算，從而有效評(píng)價(jià)及識(shí)別評(píng)價(jià)出調(diào)車的運(yùn)行工況。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)由于采用了上述技術(shù)方案，混合動(dòng)力調(diào)車運(yùn)行工況識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以很方便的自身測量或者由外界通過CAN或者串口通信輸入功率數(shù)據(jù)信號(hào)，并且方便的向各種混合動(dòng)力調(diào)車控制器輸出識(shí)別評(píng)價(jià)出的當(dāng)前調(diào)車運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)。


圖I本發(fā)明狀態(tài)識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸說明示意2本發(fā)明狀態(tài)識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)電控單元硬件結(jié)構(gòu)示意3本發(fā)明分段疊加的示意4本發(fā)明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行進(jìn)一步描述如下混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的硬件采用MPC566中央處理器， 包括一個(gè)數(shù)字量輸入通道、一個(gè)模擬量輸出通道、串口通信接口(SCI)、局部網(wǎng)絡(luò)控制器 (CAN)等。識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸說明如圖I所示，識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)電控單元硬件結(jié)構(gòu)如圖 2所示。軟件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)是用matlab建立的數(shù)據(jù)庫軟件，可以讀取各種格式的編組站、區(qū)段站等的工況文件，能夠方便的建立和充實(shí)程序中的不同運(yùn)輸負(fù)荷不同作業(yè)頻率的運(yùn)行工況的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)也是通過使用matlab編寫的數(shù)據(jù)處理程序，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析的算法對(duì)數(shù)據(jù)庫中的工況進(jìn)行識(shí)別評(píng)價(jià)。為了保證識(shí)別評(píng)價(jià)的及時(shí)和準(zhǔn)確性， 在輸入層中，把輸入的工況樣本米用分段疊加的方式分成3分鐘一段的小樣本,并每過一秒中進(jìn)行一次劃分，如圖3所示。然后對(duì)小樣本中的速度進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表I中所示，得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析輸入層中所需的樣本參數(shù)Xl、X2……xk。而輸出層，則用yi代表編組站工況，y2代表區(qū)段站工況，……，ym代表第m中工況。這樣便可以進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，算法模
型如圖4所示,得到狀態(tài)識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)中所需要參數(shù)wn、W12......wkm、b2......bm。狀態(tài)識(shí)
別評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以即時(shí)根據(jù)采集到的3分鐘內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率計(jì)算表I中的參數(shù)，并每過一秒進(jìn)行一次計(jì)算，得到的結(jié)果為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別評(píng)價(jià)中的輸入?yún)?shù)Xl、X2……xk，然后采用公式一進(jìn)行計(jì)算公式一
權(quán)利要求
1.混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括控制器硬件和軟件，其特征在于 所述控制器硬件包括中央處理器、功率信號(hào)采集與處理系統(tǒng)、模擬量信號(hào)輸出系統(tǒng)、CAN總線通訊控制系統(tǒng)、串口通訊控制系統(tǒng)；所述軟件包括數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、以及狀態(tài)識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)；所述運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)通過CAN總線通訊控制系統(tǒng)得到調(diào)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率信號(hào)，然后在中央處理器對(duì)輸出功率進(jìn)行分析，得到調(diào)車運(yùn)行的狀態(tài)并進(jìn)行劃分，從而輔助混合動(dòng)力調(diào)車控制器PCU調(diào)節(jié)控制參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于 所述運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)自身采集或者其他控制器輸入到的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，從而判斷出調(diào)車的行駛的狀態(tài)，并進(jìn)行評(píng)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)輸入各種編組站區(qū)段站的運(yùn)行工況并進(jìn)行分析，從而更新狀態(tài)識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征是在于所述運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行調(diào)車運(yùn)行工況識(shí)別評(píng)價(jià)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征是在于所述功率信號(hào)采集與處理系統(tǒng)進(jìn)行功率信號(hào)數(shù)據(jù)處理時(shí)，采用分段疊加的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征是在于所述運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)通過多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率的總和隨時(shí)間變化的曲線進(jìn)行處理和計(jì)算，從而有效評(píng)價(jià)及識(shí)別評(píng)價(jià)出調(diào)車的運(yùn)行工況。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括控制器硬件和軟件，所述控制器硬件包括中央處理器、功率信號(hào)采集與處理系統(tǒng)、模擬量信號(hào)輸出系統(tǒng)、CAN總線通訊控制系統(tǒng)、串口通訊控制系統(tǒng)；所述軟件包括數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、以及狀態(tài)識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明混合動(dòng)力調(diào)車的運(yùn)行工況智能識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)由于采用了上述技術(shù)方案，混合動(dòng)力調(diào)車運(yùn)行工況識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以很方便的自身測量或者由外界通過CAN或者串口通信輸入功率數(shù)據(jù)信號(hào)，并且方便的向各種混合動(dòng)力調(diào)車控制器輸出識(shí)別評(píng)價(jià)出的當(dāng)前調(diào)車運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)。
文檔編號(hào)B61C7/04GK102582637SQ201110430578
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者張昕, 張欣, 田毅 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)