多年来国内外铁路维护实践证明,通过钢轨打磨手段来预防和消除钢轨波磨、控制接触疲劳和磨耗有较好的效果,且能带来巨大的经济效益。钢轨打磨作业主要通过集机电液于一体化的打磨机构来实现,由于受打磨现场恶劣工况及打磨机构系统本身诸多非线性因素的影响,高质量的恒功率打磨往往难以实现。因此,研究钢轨打磨机构机电液非线性动力学行为,通过优化控制策略降低打磨功率波动,提高打磨机构抗干扰能力,对提高作业机构打磨的质.量具有重要意义。本文从提高钢轨打磨车打磨作业质量出发,针对机电液多能域钢轨打磨机构,采用适用于多能域系统建模的功率键合图方法建立了系统非线性动力学模型,提出了由转子磁场间接矢量控制和自抗扰控制方法组成的恒功率打磨控制策略,对钢轨打磨机构恒功率打磨作业过程进行了仿真和动态特性分析。主要的研究工作及结论如下:(1)采用适用于多能域系统建模的功率键合图方法,建立了钢轨打磨机构打磨子系统和下压子系统键合图动力学模型,以及由两个子系统耦合而成的钢轨打磨机构机电液系统动力学模型。根据键合图模型与状态方程转化方法,分别推导了打磨子系统和下压子系统非线性数学模型以及两个子系统耦合的非线性数学模型。(2)在打磨子系统的研究中,研究了打磨电机转子磁场间接矢量控制动力学模型,采用数值计算方法得到电机磁链关于补偿器增益参数k、PI控制器参数以及负载大小的分岔图、最大Lyapunov指数图。计算表明,过小的负载,PI控制器参数及过大的电机补偿器增益参数k均有可能造成打磨子系统产生混沌现象,导致电机转速失稳。(3)在下压子系统的研究中,下压油缸无杆腔端比例减压阀通过自抗扰控制,其压力响应取得了良好的快速性与超调性,对比发现自抗扰控制效果优于传统PID控制。为进一步研究下压子系统动态特性,通过数值计算分析了波磨频率、幅值等扰动参数与无杆腔容积Va0等液压系统参数对下压油缸无杆腔压力的跟踪特性及稳定性的影响。(4)在钢轨打磨机构机电液耦合系统的研究中,将打磨子系统与下压子系统动力学模型整合为系统整体模型,提出了由转子磁场间接矢量控制和自抗扰控制方法组成恒功率打磨控制策略。通过仿真计算验证了本文所提出恒功率打磨控制策略应对不同打磨工况时具有良好的保持打磨功率恒定的能力。采用跟踪微分器实现打磨功率信号滤波,使得恒功率打磨控制策略具有较强的抗干扰能力。本文的研究工作为钢轨打磨机构机电液系统恒功率控制提供了理论上的指导,所提出的恒功率打磨控制策略具有良好的抗干扰性能及稳态效果,对提高钢轨打磨质量具有一定的参考价值。