Anti-Slip Control of Railway Vehicle Using Load Torque Disturbance Observer

부하토크외란관측기를 이용한 철도모의장치의 Anti-Slip 제어

In electric motor coaches, the rolling stocks move by the adhesive effort between rail and driving wheel. Generally, the adhesive effort is defined by the function of both the weight of electric motor coach and the adhesive effort between rails and driving wheel. The characteristics of adhesive effort is strongly affected by the conditions between rails and driving wheel. When the adhesive effort decreases suddenly, the electric motor coach has slip phenomena. This paper proposes a re-adhesion control based on disturbance observer and sensor-less vector control. The numerical simulation and experimental results point out that the proposed readhesion control system has the desired driving wheel torque response for the tested bogie system of electric coach. Based on this estimated adhesive effort, the re-adhesion control is performed to obtain the maximum transfer of the tractive effort.

본 논문에서는 최대 견인력 제어를 위해서 부하토크외란관측기와 속도센서리스 벡터제어를 이용하여 점착력 계수를 추정하고 추정한 점착력 계수의 미분치를 PI 토크 제어하는 Anti-slip제어를 제안한다. 점착력 계수를 추정하기 위해서는 전압, 전류값 뿐만 아니라 자속이나 속도정보가 필요하다. 따라서 전동기의 회전속도를 정확하게 검출할 수 있는 속도센서가 필요하게 된다. 그러나 속도검출을 위해 속도센서를 부착하는 것은 여러 가지 면에서 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 속도센서 없는 센서리스 구동방식에 의한 부하토크외란관측기를 설계하여, 점착력 계수를 추정한다. 이와 같은 제어 알고리즘을 구현하기 위하여 1C1M 철도모의장치를 이용하여 제안된 알고리즘을 실험을 통하여 확인하였다.