一种控制系统的测试方法及存储介质

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种控制系统的测试方法及存储介质。

背景技术

列车供电装置是客运电力机车上的一种变流装置，它可将额定单相交流860V整流成直流DC600V输出，为旅客列车的空调、通风机、照明等设备提供工作电源。目前，我国铁道部为促进铁路节能降耗、提高运输效益，大规模取消发电车，推广电力机车的DC600V列车供电装置。电力机车列车供电装置已在电力机车上大规模使用，与此同时作为列车供电柜的核心控制部件的列车供电控制系统也担负着列车供电装置的相控控制、系统保护、对外通讯等诸多功能。

列车供电控制系统的可靠性，直接影响了电力机车列车供电装置的运行质量，并关系着旅客列车空调、通风机、照明等负载的运行，对旅客乘车的舒适性影响较大。因此，为了保证列车供电控制系统的性能，有必要开发针对该列车供电控制系统的测试方法。

现有技术中对列车供电控制系统的测试方法大多采取与列车供电装置一起捆绑测试，即安排被测试的客运电力机车放置到指定铁路股道，把机车上列车供电装置对外输出接口与地面的负载试验台相连进行负荷试验，从而验证列车供电控制系统的完好性。

然而，现有的测试方法的缺陷在于：列车供电柜负载试验台的成本较高；列车供电装置一次负载测试时间长，耗电量大，测试成本较高，测试效率较低，且不支持连续测试；测试过程中需要把被测试机车放置到指定铁路股道，从而对机车调度存在一定影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中对列车供电控制系统的测试方法采取与列车供电装置一起捆绑测试，测试成本高且测试效率低，且测试过程会影响机车的调度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制系统的测试方法及存储介质。

根据本发明的一个方面，控制系统的测试方法包括：

获取步骤，获取测试信息；

测试步骤，根据所述测试信息以及构建的该控制系统的控制对象的电路模型，得到输出信息；

循环步骤，将所述输出信息发送至所述控制系统，接收所述控制系统基于该输出信息反馈的信息，将所述反馈的信息作为所述测试信息并重复所述测试步骤和所述循环步骤，

其中，基于所述控制系统反馈的信息得到的输出信息反映针对所述控制系统的测试结果。

优选的是，所述控制系统为列车供电控制系统，所述控制对象为列车供电装置，

在所述获取步骤中，获取并将用于控制列车供电装置的主电路中的单相整流桥的初始信息作为所述测试信息；

在所述测试步骤中，根据所述测试信息以及构建的列车供电装置的主电路模型，得到列车供电装置的输出信息；

在所述循环步骤中，将所述输出信息发送至所述列车供电控制系统，接收所述列车供电控制系统基于该输出信息反馈的信息，将所述反馈的信息作为所述测试信息并重复所述测试步骤和所述循环步骤，

其中，基于所述列车供电控制系统反馈的信息得到的输出信息反映针对所述列车供电控制系统的测试结果。

优选的是，所述反馈的信息和所述测试信息为用于控制列车供电装置的主电路中的单相整流桥的导通角度，所述输出信息为列车供电装置的输出电压。这样，列车供电控制系统的测试方法包括：

获取步骤，获取并将用于控制列车供电装置的主电路中的单相整流桥的初始导通角度作为测试导通角度；

测试步骤，根据所述测试导通角度以及构建的列车供电装置的主电路模型，得到列车供电装置的测试输出电压；

循环步骤，将所述测试输出电压发送至所述列车供电控制系统，接收所述列车供电控制系统基于该测试输出电压反馈的导通角度，将所述反馈的导通角度作为所述测试导通角度并重复所述测试步骤和所述循环步骤，

其中，基于所述列车供电控制系统反馈的导通角度得到的测试输出电压反映针对所述列车供电控制系统的测试结果。

优选的是，上述列车供电控制系统的测试方法还包括离线构建所述列车供电装置的主电路模型，包括：

将所述列车供电装置的主电路简化为单相正弦波电源供电电路；

将所述单相正弦波电源供电电路的二阶微分方程作为所述列车供电装置的主电路模型。

优选的是，将所述列车供电装置的主电路简化为单相正弦波电源供电电路，包括：

将所述列车供电装置的主电路中的单相整流桥及其交流侧电路简化为所述单相正弦波电源供电电路的交流电源；

将所述列车供电装置的主电路中的变压器内的滤波电抗器简化为所述单相正弦波电源供电电路的电感；

将所述列车供电装置的主电路中的滤波电容器简化为所述单相正弦波电源供电电路的电容；

将所述列车供电装置的负载简化为所述单相正弦波电源供电电路的电阻。

优选的是，所述列车供电装置的主电路模型满足：

LC(d

其中，u

优选的是，所述测试步骤包括：

根据所述测试导通角度得到所述单相整流桥的输出电压；

将所述电感值、电容值、所述电阻值和所述单相整流桥的输出电压输入至所述列车供电装置的主电路模型中，得到所述列车供电装置的测试输出电压。

优选的是，上述列车供电控制系统的测试方法还包括：

工况模拟步骤，调节所述电阻的电阻值，以模拟所述列车供电装置处于不同工况，

在所述测试步骤中，根据所述测试导通角度以及调节后的列车供电装置的主电路模型，得到列车供电装置的测试输出电压。

优选的是，在所述循环步骤中，重复所述测试步骤和所述循环步骤直到满足预设条件时为止。

优选的是，所述预设条件包括：重复所述测试步骤和所述循环步骤的次数小于或者等于预设循环次数上限，和/或，所述测试输出电压与目标电压的差值的绝对值小于或者等于预设电压。

优选的是，所述重复所述测试步骤和所述循环步骤的次数，和/或，所述测试输出电压与目标电压的差值的绝对值，反映针对所述列车供电控制系统的测试结果。

根据本发明的另一个方面，存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述控制系统的测试方法。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

应用本发明的控制系统的测试方法，借助构建的控制对象的仿真模型对控制系统进行测试，无需捆绑控制对象的实体设备进行测试，大大节约了测试成本的同时提高了测试效率。另外，本发明的列车供电控制系统的测试方法，借助构建的列车供电装置主电路仿真模型对列车供电控制系统进行测试，无需捆绑列车供电装置实体设备进行测试，大大节约了测试成本的同时提高了测试效率，更不会影响机车的调度。

附图说明

通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：

图1示出了列车供电控制系统测试装置的系统连接图；

图2示出了列车供电装置的主电路示意图；

图3示出了列车供电装置的主电路简化示意图；

图4示出了本发明实施例列车供电控制系统的测试方法的流程示意图；以及

图5示出了本发明一具体实施例的列车供电控制系统的测试方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

现有的列车供电控制系统的测试方法的缺陷在于：列车供电柜负载试验台的成本较高；列车供电装置一次负载测试时间长，耗电量大，测试成本较高，测试效率较低，且不支持连续测试；测试过程中需要把被测试机车放置到指定铁路股道，从而对机车调度存在一定影响。为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种控制系统的测试方法。

本发明实施例的控制系统的测试方法，主要包括获取步骤、测试步骤和循环步骤。

在获取步骤中，获取测试信息。

在测试步骤中，根据所述测试信息以及构建的该控制系统的控制对象的电路模型，得到输出信息。

在循环步骤中，将所述输出信息发送至所述控制系统，接收所述控制系统基于该输出信息反馈的信息，将所述反馈的信息作为所述测试信息并重复所述测试步骤和所述循环步骤。这样，基于所述控制系统反馈的信息得到的输出信息反映针对所述控制系统的测试结果。

这里，作为被测对象的控制系统可以是逆变器、四象限变流器、充电机等。

应用本发明实施例的控制系统的测试方法，借助构建的控制对象的仿真模型对控制系统进行测试，无需捆绑控制对象的实体设备进行测试，大大节约了测试成本的同时提高了测试效率。

下面以列车供电控制系统的测试方法为例进行展开说明。列车供电控制系统的控制对象为列车供电装置。本发明实施例的测试方法由测试装置的控制计算机实现。

图1示出了列车供电控制系统测试装置的系统连接图。如图1所示，列车供电控制系统测试装置包括测试机箱、控制计算机和交流/直流电源。外接交流电源经过交流/直流电源为测试机箱提供直流电源，测试机箱与控制计算机相连。测试机箱采集外部的列车供电控制系统的输出信号，将数据传送给控制计算机进行计算和显示。控制计算机根据当前列车供电控制系统的工作状态以及测试要求实时运行列车供电装置的仿真模型，控制计算机向测试机箱下达操作指令，并输出相应的测试信号至列车供电控制系统。上述列车供电控制系统测试装置的测试项目完整、兼容性好、测试方便快捷，能够对列车供电控制系统进行定期检查和测试，提高了列车供电控制系统的运行可靠性。这里，列车供电装置(即列车供电柜)为客运电力机车上的一种变流装置，可将额定单相交流860V整流成直流DC600V输出，为旅客列车的空调、通风机、照明等设备提供工作电源。

本发明实施例的列车供电控制系统的测试方法包括构建上述列车供电装置的主电路模型。在详细介绍列车供电装置的主电路模型的构建方法之前，首先结合图2说明列车供电装置的主电路。

列车供电装置有两套完全独立的供电系统，其原理电路完全相同。图2示出了列车供电装置的其中一个供电系统的主电路示意图。如图2所示，交流输入电压860V，经真空接触器13KM与快速熔断器11FU到单相整流桥与电流传感器11SC，通过变压器内的滤波电抗器13L和柜内的滤波电容器19C输出直流电压600V。整流桥的交流侧并联了由电阻21R、电容17C和压敏电阻13RV组成的过电压吸收电路与控制用同步变压器。同时，在交流侧有元件击穿短路时，快速熔断器能快速熔断保护，分断主电路，从而避免故障的进一步扩大。整流桥内各元件两端并联RC，用于吸收元件的换相过电压。直流侧还有空载电阻R51与检测用电流传感器11SC，接地分压电阻1R1、1R2、电压传感器13SV用于接地保护。电压传感器(未示出)分别为两组列车供电控制系统机箱提供电压反馈信号。

本发明实施例中离线构建列车供电装置的主电路模型的方法，主要包括简化步骤和构建步骤。

在简化步骤中，将列车供电装置的主电路简化为单相正弦波电源供电电路。

具体地，对应图2中的主电路图，忽略图中的同步变压器、电压和电流传感器等外，将单相整流桥及交流侧电路简化为一个交流电源u

简化后的列车供电装置主电路如图3所示，为一个单相正弦波电源供电电路，该电路由上述简化的交流电源u

在构建步骤中，将单相正弦波电源供电电路的二阶微分方程作为列车供电装置的主电路模型。具体地：

根据图3所示的简化后的列车供电装置主电路，可以列出以下表达式：

i

u

i

i

i

综合以上式(1)至式(5)，可得：

1/L∫u

整理得到列车供电装置的输出电压u

LC(d

其中，i

上述二阶微分方程(式7)即为构建的列车供电装置的主电路模型。

图4示出了本发明实施例的列车供电控制系统的测试方法的流程示意图。如图4所示，本实施例的列车供电控制系统的测试方法主要包括步骤S101至步骤S103。具体地：

在步骤S101的获取步骤中，获取并将用于控制列车供电装置的主电路中的单相整流桥的初始导通角度作为测试导通角度。

具体地，初始导通角度可通过试验人员经由鼠标、键盘等人体输入设备获得，也可以为被测的列车供电系统向实际列车供电装置输出的导通角度(也称为开放角度)。将该初始导通角度作为测试导通角度。

在实际控制过程中，列车供电系统利用该导通角度控制列车供电装置的单相整流桥内部开关元件的导通角度，从而控制列车供电装置的输出电压。

在步骤S202的测试步骤中，根据测试导通角度以及构建的列车供电装置的主电路模型，得到列车供电装置的测试输出电压。

具体地，首先，根据测试导通角度得到单相整流桥的输出电压。然后。将电感值、电容值、电阻值和单相整流桥的输出电压输入至列车供电装置的主电路模型中，得到列车供电装置的测试输出电压。

在步骤S203的循环步骤中，将测试输出电压发送至列车供电控制系统，接收列车供电控制系统基于该测试输出电压反馈的导通角度，将反馈的导通角度作为测试导通角度并重复测试步骤和循环步骤。

具体地，在将步骤S202得到的测试输出电压发送至作为被测对象的列车供电控制系统后，列车供电控制系统计算接收到的测试输出电压与目标电压的差值，并根据该差值确定下一轮输入至列车供电装置的主电路模型的导通角度。这里需要注意的是，该导通角度是根据列车供电控制系统的内部算法计算出来的。

在列车供电控制系统确定下一轮的导通角度之后，将该导通角度反馈给控制计算机，该控制计算机将列车供电系统反馈的导通角度作为测试导通角度而继续执行上述步骤S202和步骤S203，在下一轮测试过程中，由步骤S202得到的列车供电装置的测试输出电压即反映了针对列车供电控制系统的测试结果。

在本发明一优选的实施例中，测试标准可以为列车供电装置的测试输出电压与目标电压之间的差值的绝对值(例如30V)。如果多次循环对应的绝对值趋于收敛，并且最终能够收敛到低于预设电压，则能够证明被测对象列车供电控制系统的性能完好。反之，如果多次循环对应的绝对值趋于发散，或者最终难以收敛到低于预设电压，则能够证明被测对象列车供电控制系统的性能有欠缺，需要技术人员对该列车供电控制系统的内部算法或其余组成部分进行调试。

在本发明另一优选的实施例中，测试标准可以为多次循环对应的绝对值趋于收敛所用的时间(例如4s)，或者可以换算为到达收敛之前已经进行的测试的次数(重复循环的次数)。如果该次数小于或者等于预设循环次数上限，则能够证明被测对象列车供电控制系统的性能完好。反之，如果该次数大于预设循环次数上限，则能够证明被测对象列车供电控制系统的性能有欠缺，需要技术人员对该列车供电控制系统的内部算法或其余组成部分进行调试。

由此，在循环步骤中，重复测试步骤和循环步骤直到满足预设条件时为止。特别地，预设条件包括：重复测试步骤和循环步骤的次数小于或者等于预设循环次数上限，和/或，测试输出电压与目标电压的差值的绝对值小于或者等于预设电压。重复测试步骤和循环步骤的次数，和/或，测试输出电压与目标电压的差值的绝对值，反映针对列车供电控制系统的测试结果。

在本发明又一优选的实施例中，上述列车供电控制系统的测试方法还包括工况模拟步骤。

在该工况模拟步骤中，调节电阻的电阻值，以模拟列车供电装置处于不同工况。在测试步骤中，根据测试导通角度以及调节后的列车供电装置的主电路模型，得到列车供电装置的测试输出电压。

在本实施例中，控制计算机通过调整上述简化主电路的电阻来调节列车供电装置的负载，从而模块列车供电装置所处的不同工况。这里，模拟列车供电装置所处的各种工作状况包括：半载、全载等工况，以全面检测列车供电控制系统的完好性。

下面结合图5说明本发明一实施例的列车供电控制系统的测试方法。

首先，司机在司机控制台手动输入若干列逻辑指令，列车供电控制系统接收到正确指令后，发送导通角度(开放角度)指令给控制计算机，控制计算机将接收到的导通角度输入至列车供电装置的主电路模型，得到列车供电装置的输出电压，随后控制计算机将计算得到的输出电压发送给列车供电控制系统。列车供电控制系统将接收到的输出电压与目标电压(例如DC600V)进行比较，并根据两者之间差值的绝限值调节导通角度指令，并将调节后的导通角度指令发送给控制计算机。控制计算机将接收到的导通角度再次输入至列车供电装置的主电路模型，并将计算得到的输出电压发送给列车供电控制系统，循环上述操作从而形成闭环控制，最终使列车供电装置稳定输出DC600±30V的电压。

应用本发明实施例的列车供电控制系统的测试方法，借助构建的列车供电装置主电路仿真模型对列车供电控制系统进行测试，无需捆绑列车供电装置实体设备进行测试，大大节约了测试成本的同时提高了测试效率，更不会影响机车的调度。此外，本发明实施例对列车供电控制系统的测试突破原有的测试方法，通过列车供电控制系统测试装置运行的仿真模型，模拟列车供电控制系统的各种工作状况以全面检测设备的完好性。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现上述控制系统的测试方法。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。