重型多轮车辆半主动悬挂复合控制策略

针对重型车辆半主动悬挂系统和其关键部件可调叶片式减振器,提出了一种含深度置信网络逆模型的分层复合控制策略。首先基于可调叶片式减振器在道路模拟实验台架上的试验数据建立了基于深度置信网络的逆模型,可以根据需求阻尼力反求出控制电流。然后根据14自由度半车模型和单轮悬挂模型,分别建立了约束最优控制器和模糊控制器,通过一个S函数对二者进行加权分配并得到最终的需求阻尼控制力输出。基于Python和Matlab/Simulink环境搭建了虚拟试验平台,验证了深度置信网络逆模型的可行性,并对复合控制策略进行了仿真验证,结果表明,所提出的复合控制策略能够有效提高车辆的舒适性和安全性。

高速列车磁流变半主动悬挂控制策略研究

为了提高列车运行平稳性,在经典的天棚控制和加速度控制的基础上,提出了一种新型混合控制策略,对高速列车磁流变半主动悬挂控制系统进行了仿真和实验研究.首先,对磁流变阻尼器(MRD)的力学特性测试分析,引入具有电流饱和特性的修正函数,建立了MRD的修正扩展双曲正切模型.然后,设计了面向列车平稳性的新型混合控制策略,通过分析车体加速度传递特性,比较了不同控制策略在全频域内的控制效果.此外,从相频特性的角度阐释了新型混合控制策略在全频段的控制优势.将MRD修正模型应用于悬挂控制,利用UM和Simulink软件建立了整车磁流变半主动悬挂控制系统联合仿真模型,分析不同控制策略对车辆动力学性能的影响.最后,构建了基于MRD的整车悬挂系统硬件在环实验台,通过开展硬件在环实验分析不同控制策略下的车体响应.结果表明,相比传统的控制策略,新型混合控制策略能兼顾低频段和高频段的振动控制效果,不仅可以提高列车的运行平稳性,而且不会恶化列车的运行安全性.硬件在环实验证明了新型混合控制策略的有效性,以及高速列车应用半主动控制悬挂的可行性.

高速列车半主动悬挂系统模糊自适应PID控制研究

针对传统PID控制在高速列车智能控制方面对环境干扰等因素过于敏感,结合模糊控制方法,提出基于模糊自适应PID控制的高速列车悬挂系统智能控制算法,搭建了17自由度半主动悬挂横向动力学模型,建立以阻尼系数作为控制器输出变量的模糊自适应PID控制策略,在MATLAB/Simulink模块中搭建列车悬架仿真模型。仿真结果表明:基于模糊自适应PID控制的半主动悬挂减振效果要明显好于传统PID控制算法下的悬挂系统,车辆行驶平稳性和乘客乘坐舒适度都有了显著提高。

基于PSO与模糊控制的车辆半主动悬挂系统研究

为了提高车辆半主动悬挂系统模糊控制策略的准确性,研究了基于粒子群优化(PSO)与模糊控制的高速车辆半主动悬挂系统的优化算法。建立1/4半主动悬挂系统车辆动力学模型,设计了普通模糊控制策略,以此为基础,确定以模糊控制器的量化因子Ka、Kv及比例因子Ki为优化对象的PSO-Fuzzy控制策略,并将车身垂直加速度均方根值作为优化目标函数,利用MATLAB/Simulink仿真得到粒子群优化算法最优控制参数。仿真数据表明:相比普通Fuzzy控制策略,基于PSO-Fuzzy优化控制下的车辆半主动悬挂系统能有效减弱车辆的垂直振动,控制效果明显改善。

车辆半车半主动悬挂系统PSO-Fuzzy混合控制策略

为了提升车辆半车半主动悬挂系统模糊控制精度,研究了一种基于PSO寻优的Fuzzy控制算法。根据车辆半车半主动悬挂系统力学原理建立动力学模型,用2个Fuzzy控制器分别控制前后转向架二系悬挂中的磁流变阻尼器,以此设计Fuzzy控制策略。利用PSO算法对Fuzzy控制器的量化因子Ka、Kv及比例因子Ki进行优化,得到PSO-Fuzzy控制策略。MATLAB/Simulink仿真结果表明,相比Fuzzy控制,基于PSO-Fuzzy优化控制下的车辆半车半主动悬挂系统性能得到显著提高,取得了更好的控制效果。

高速列车二系横向阻尼连续可调式半主动悬挂系统的研究

基于天棚阻尼控制原理的阻尼连续可调式半主动悬挂系统由4套阻尼连续可调式半主动减振器、2个两轴加速度传感度和1套检测、控制及故障诊断系统等组成。利用车辆系统动力学仿真分析软件UM,建立某型高速列车的虚拟样机模型(包括二系横向被动状态和二系横向阻尼连续可调式半主动悬挂状态),分析高速列车二系横向采用阻尼连续可调式半主动悬挂对改善车体横向振动性能的效果,从而确定天棚阻尼系数取150kN·s·m-1比较合适。为了开展阻尼连续可调式半主动悬挂系统样机的台架性能试验,采用软件UM建立了样机的简化试验台架仿真模型。5个试验工况下的台架性能试验结果表明:与被动悬挂相比,半主动悬挂下的车体加速度均方根值改善了19.8%～37.8%,车辆运行平稳性指标改善了8.1%～15.0%,说明高速列车二系横向采用阻尼连续可调式半主动悬挂系统可以实时切断加速车体横向振动的阻尼力和实时提供衰减车体横向振动所需要的阻尼力,从而提高高速列车的横向运行平稳性。

基于加速度阻尼控制的半主动悬挂研究

半主动悬挂是改善铁道车辆振动、提高乘坐舒适度的有效对策。但由于铁道车辆的特殊性和复杂性，车辆动力学系统的精确数学模型很难获得，这限制了现代控制理论在实用化半主动悬挂中的应用；而天棚阻尼控制所需车体的绝对速度很难测量，若采用测得车体加速度积分得到车体绝对速度的方法，其传感器的误差和系统噪声会导致车体绝对速度产生误差，从而影响减振效果。基于上述原因，本文提出加速度阻尼控制方法，即采用与车体加速度成正比的振动衰减力来抑制车体振动，并对加速度阻尼控制方法稳定性进行理论分析和仿真研究。仿真结果证明：与被动悬挂相比，车体振动加速度有效值和最大值在各速度级分别减少了55％～63％和53％～66％，Sperling乘坐指数也得到明显改善；且加速度阻尼控制具有很好的鲁棒性和适应性。可见该方法能有效地提高铁道车辆的平稳性和乘坐舒适性。

基于多体理论的履带车辆半主动悬挂仿真研究

在多轮车辆悬挂系统线性振动模型基础上,证明了悬挂最优阻尼比的存在,提出了统计意义上的最优阻尼控制策略,此即为履带车辆悬挂半主动控制的理论基础。通过基于多体动力学理论的虚拟样机方法对某型履带车辆整车悬挂系统进行了仿真研究,结合“机械系统+控制系统”联合仿真技术,对比了该车分别采用被动悬挂和半主动悬挂时的动力学特性,得出了该履带车辆采用半主动悬挂可显著降低车辆振动加速度,提高车辆乘坐舒适性的结论。

半主动悬挂系统动力学性能仿真分析

以配装SW—200型转向架的动力学试验车为研究对象,对二系横向阻尼采用天棚半主动悬挂和开关半主动悬挂2种控制模式下的车辆动力学性能进行仿真计算分析。结果表明:半主动悬挂控制模式下的车辆蛇行失稳临界速度比采用被动悬挂控制模式时虽有所下降,但仍能满足运用要求。与被动悬挂控制模式相比,在直线上运行时,天棚半主动悬挂和开关半主动悬挂控制模式下的车体横向平稳性指标分别改善13%～18%和8%～16%,而且车辆运行速度越高,半主动悬挂控制模式对车体振动的控制效果越好;在曲线上运行时,半主动悬挂模式对车体横向振动仍有良好的控制作用;与开关半主动模式相比,系统时滞对天棚半主动悬挂模式控制车体振动的效果影响较大。

履带式车辆半主动悬挂系统的建模与仿真

在履带式车辆 1/2车 8自由度平顺性控制建模过程中 ,利用增广变换的方法消去状态方程中路面高度输入的微分项 ,建立了半主动悬挂系统的标准状态方程数学模型 ;通过仿真分析车体质心加速度指标的幅频特性、功率谱密度特性、脉冲响应特性 ,并与理论计算或实测数据比较 ,验证了所建模型的正确性 ;在时域上模拟典型路面激励系统 ,通过比较被动悬挂与半主动悬挂驾驶员座椅处的加速度响应 ,验证了模型的可控性。

列车横向半主动悬挂系统变论域模糊控制

针对复杂的列车横向模型,设计了半主动悬挂变论域模糊控制器。介绍了变论域模糊控制的基本原理,推广了它的收敛条件,并证明其适用于列车横向悬挂系统。给出了17自由度的列车动力学模型,利用Simulink软件建立了列车横向模型。最后,以列车横向速度和加速度作为模糊控制器的输入变量,以阻尼器电流作为模糊控制器的输出变量,设计了潜遗传变论域模糊控制器,并进行了仿真实验。根据实验结果计算了列车横向加速度的最大值、均方根值和功率谱密度最大值,并对变论域模糊控制、普通的模糊控制和被动悬挂进行了对比。仿真结果表明:变论域模糊控制降低了列车横向加速度最大值、均方根值和功率谱密度最大值,控制结果好于普通的模糊控制和被动悬挂。

机车车辆半主动悬挂控制系统的研究

为解决我国铁路提速后提速机车与动力车普遍存在的横向平稳性能不佳而难以适应列车在高速运行时对平稳性的要求的问题,对二系横向悬挂系统采用半主动悬挂方式,研究了机车车辆横向半主动悬挂系统的控制策略、横向天棚减振控制原理及其电子控制系统构成。研究结果表明:此控制系统采用比PID控制更便捷的控制方法,可实现横向阻尼调节,结构相对简单,实时性好,价格低廉且能耗低,控制简单,失效导向安全性良好,在此系统控制下,半主动减振器能够实现阻尼系数的在线连续调节;此系统在减振器试验台上与半主动减振器的联合实验和仿真计算所得横向平稳性指标分别为2.894和2.746,表明控制系统工作稳定,能满足控制要求,车体运行的平稳性优于被动悬挂系统。

列车横向半主动悬挂建模及其模糊控制仿真

列车横向振动是影响横向平稳性的主要原因,通过调整列车半主动悬挂系统的阻尼可以抑制横向振动,但是如何调整系统的阻尼一直是难点问题。针对17个自由度的半主动悬挂系统,在simlink仿真软件中建立了其模型及模糊控制仿真图。该模型以横向半主动悬挂加速度最小为控制目标,设计了鲁棒性强的模糊控制器来实时调整系统阻尼,从而减少横向振动,提高列车运行的横向平稳性。以美国六级轨道谱为输入进行数学仿真,仿真结果表明:基于模糊控制的列车加速度均方根值明显降低,半主动悬挂模糊控制效果明显好于被动悬挂系统,有效地减少了列车的横向振动。

基于模糊控制的高速车辆横向半主动悬挂仿真

在对铁道车辆横向半主动悬挂现有控制方法分析和比较的基础上,提出了基于阻尼A的自组织模糊控制,开发了高速电磁开关阀可变阻尼减振器,基于该模糊控制器来调节该减振器阻尼,使其对车辆运行工况的变化具有自适应能力。利用ADAMS软件建立高速铁道车辆的横向振动模型,将其输入到Simulink下进行仿真研究。仿真结果表明:与被动控制相比,自组织模糊半主动控制在各运行速度上都能够有效衰减车体振动,显著提高车辆的乘坐舒适性和平稳性。

履带式车辆半主动悬挂的两种控制算法

研究安装可控阻尼减振器的某履带式车辆悬架系统性能指标中的各被控量在3种加权系数组合下LQG控制的性能.根据悬架系统的物理约束条件及台架实验,提出了一种模糊控制规则的产生方法,并以此构成模糊控制器,进行了仿真研究.通过与被动悬挂及LQG控制的比较,证明该模糊控制策略在充分利用动行程空间的情况下,可以更有效地减小振动加速度.

履带式车辆半主动悬挂的自适应控制

根据军用履带式车辆对悬挂系统的要求 ,对半主动悬挂 1/4车模型进行了理论分析 ,在此基础上对控制模型在有限带宽内进行了降阶简化。以振动加速度和悬架变形的加权二次型最小为控制性能指标 ,进行了线性高斯二次控制器 (LQG)的设计 ,并以此作为模型参考自适应控制系统的参考模型。运用李雅谱诺夫稳定性理论设计了直接模型参考自适应控制系统 (MRAC)。仿真研究表明 ,MRAC能够适应悬架系统参数的变化 ,跟踪LQG控制的最优性能 。

机车半主动悬挂系统模糊控制研究

模糊控制简单方便,硬件容易实现,在机车半主动悬挂控制中应用广泛,但普通模糊控制精度低,有必要采用改进型模糊控制方法。介绍机车半主动悬挂模糊控制系统结构及原理,并依照不同的模糊控制策略,重点讨论基于可调因子、变论域和进化算法优化模糊规则的三种改进型模糊控制方法特点及其局限性。最后,提出机车半主动悬挂模糊控制的发展方向。

比例溢流阀式半主动悬挂系统仿真研究

利用建立的比例溢流阀式半主动减振器的数学模型、天棚阻尼半主动控制器模型和车辆系统动力学模型,分析常通节流孔直径和比例溢流阀调压误差对半主动减振器性能的影响。结果表明:采用比例溢流阀式半主动悬挂系统能够有效地减小车体振动,而且车辆运行速度越高,改善效果越明显;根据建立的车辆系统动力学模型,对应车辆各速度等级,当天棚阻尼系数取100kN.s.m-1时,车辆运行平稳性指标取得综合最优;常通节流孔直径越大,半主动减振器响应越慢,其等效阻尼越小,半主动减振器阻尼力对控制器期望阻尼力的跟踪能力就越差,在振动频率为1Hz附近车辆的振动能量越大,并且调压误差系数仅对车体的横向高频振动有微小的影响。

履带车辆半主动悬挂计算机仿真研究

基于可调式半主动悬挂系统,以保持车辆悬挂性能最优或次优,可改善车辆振动环境。用动力学分析软件Re-curDyn和控制分析软件Matlab/Simulink联合仿真,通过实体建模方法对高速履带车辆整车进行了被动和半主动悬挂对比仿真分析,研究结果表明,半主动控制通过悬挂阻尼力的变化改善车体振动效果明显,在高速履带车辆上采用可调阻尼式的半主动悬挂控制是可行和有效的。

高速列车横向半主动悬挂开闭环优化控制研究

针对高速列车变速行驶时,轨道空域平稳随机不平顺信号会被拉压为时域不平稳信号,而传统半主动控制方法阻尼器响应快速性不能满足要求问题,提出开闭环优化控制算法,结合在MATLAB/SIMULINK中建立的高速列车17自由度横向振动模型仿真分析,分别从时、频域分析开闭环优化控制对车辆运行平稳性影响.结果表明,开闭环优化控制可提高列车运行横向平稳性,车体横向振动加速度在人体敏感0.1～2 Hz频率范围内也有一定改善.