中低速磁浮列车滑模自抗扰悬浮控制算法

由于磁浮列车各悬浮架相互独立,任何一个悬浮控制点产生故障将导致整个悬浮架向失效一侧倾斜,造成列车运行事故。为此提出一种滑模自抗扰的悬浮控制方案以进一步提升悬浮控制器的带宽、鲁棒性和容错性。在获取间隙数据时融合了电涡流传感器的低频数据和加速度传感器的高频数据,并加入有效性判断,将不同传感器性能互补。在控制器的输出项中增加加速度微分项以检测磁浮列车的向心加速度,避免悬浮架在坡道与竖曲线过渡处撞击轨道,但直接求解微分会使系统不稳定,所以采用最速控制综合函数实现列车加速度微分项的获取。自抗扰控制器中扩张状态观测器会采集悬浮间隙信号,并观测到悬浮架的悬浮间隙、悬浮架的垂向速度和悬浮电磁铁的电流值,即使在加速度传感器和电流传感器同时失效的情况下,磁浮列车依靠扩张状态观测器观测到的数据也能实现稳定悬浮。通过李雅普诺夫稳定性判据证明了滑模自抗扰悬浮控制算法稳定性,经过MATLAB/Simulink仿真和实车试验,验证了算法的可行性。该悬浮控制算法确保磁浮列车在运行过程中遇到多种传感器同时失效的情况下不失稳,将磁浮列车悬浮控制器用到的所有传感器特性发挥出来,最大程度保障列车上乘客的安全及车载设备的正常运行。

机车轻型化车体静强度试验研究

以CKD7F型机车车体静强度试验数据为基础,分析了关键部件的应力,指出车体轻型化设计中应当注重的地方,提出了结构件要尽量兼顾垂直载荷和纵向载荷的观点。

钓竿式变轨距转向架动力学研究

解决铁道车辆在不同轨距区间的联运问题符合一带一路倡议。简述了国外变轨距转向架机构,提出了一种新型的变轨距转向架方案,建立了两种轨距的货车模型,分析了它们的动力学性能。结果表明:按一种轨距设计的悬挂参数也适用另一种轨距。

新结构高速磁浮列车动力学分析

为了降低磁浮列车与轨道梁的垂向耦合振动强度,提高磁浮列车的曲线通过能力,对TR08磁浮列车的走行部结构进行了改进设计。通过移植TR08磁浮列车模型的功能模块,构建了新型磁浮列车动力学模型,并模拟分析了车辆、轨道梁的动力响应和曲线通过性能。结果表明:新型磁浮列车降低了轨道梁的响应,提高了曲线通过能力,其设计思路合理。

新型独立车轮转向架动力学研究

提出1种新的横向耦合独立旋转车轮结构,以摩擦副代替齿轮副同步左右车轮的转速以获得纵向蠕滑率。建立摩擦耦合独立旋转车轮(friction coupling bogie with independently rotating wheels,FCIRW)转向架车辆、独立旋转车轮(independently rotating wheels,IRW)转向架车辆的动力学模型,分析比较2种车辆高速通过大半径曲线的导向和自动复位性能。计算结果表明,FCIRW在直线上具有足够的轮轨纵向蠕滑力辅助复位,临界速度高达400km/h。

双倍档变速器动力学

使用2个行星齿轮排构建了一种新型自动变速器--双倍档变速器,利用行星齿轮转速能自动调节的特点,实现了驱动力在2个行星齿轮排之间连续传递。每个行星齿轮排的齿圈和太阳轮交替接外啮合齿轮产生2个传动比,从而简单地增加外啮合齿轮数量就可实现8速、12速、16速。使用SIMPACK软件建立了双倍档变速器的2个档位仿真模型,研究起动、换档、制动工况。分析表明,起步时扭矩增长可控,制动时有发动机阻力辅助,效果更佳;换挡策略多样,可以满足不同人群的要求;输出轴不间断换档有线性转速和衰减转速2种形式,为达到转速线性换档而不引起振动冲击的理想效果,需开展深入细致的研究。

HXD1型机车牵引装置螺栓组有限元分析

对HXD1型机车牵引装置螺栓组加衬套前后的2种结构分别建立了有限元模型,进行数值模拟计算,结果表明加衬套后螺栓的应力降低约一半,螺栓组利用率偏低。

内外气缸式蒸汽弹射器设计与仿真

为了解决蒸汽弹射器开口气缸密封困难的问题,提出了内外气缸嵌套式结构,即一个外气缸内置若干个开口气缸,安装时内外气缸开口相互错开。针对该蒸汽弹射器的基本工作原理,建立了仿真模型。分析结果表明:汽缸半径和蒸汽初始压力对飞机起飞速度和加速度影响明显;载荷一定下,缸径与蒸汽初始压力成反比。

HX_D1型机车牵引装置螺栓组应力数值模拟

对HXD1型机车牵引装置螺栓组加衬套前后的2种结构分别建立了有限元模型进行数值模拟计算,结果表明加衬套后螺栓的应力降低约一半,螺栓组利用率偏低。

无限行程液压缓冲器阻拦设计与仿真

设计了一种新型液压缓冲拦阻器,活塞行程不受限制,拦阻过程飞机能自动对中。分析了这种拦阻器的工作原理,使用SIMPACK系统动力学软件建立了活塞、飞机的动力学模型。分析结果表明:着舰速度越大,拦阻力、飞机加速度越大;活塞复位过程受到的阻力可以设计的很小。

行星齿轮开关变速器动力学仿真

双离合变速器存在换挡过程中动力中断的问题,行星齿轮变速器又难以根据发动机特性曲线为各个挡位安排最佳的传动比。文章介绍了一种行星齿轮开关变速器,该变速器结构形式多样,只需控制制动器即可实现任意挡位变换。基于SIMPACK软件平台,建立变速器的仿真模型,依据仿真模型对汽车的启动及换挡动态性能进行计算。仿真结果表明,行星齿轮开关变速器启动时扭矩增长可控,换挡过程动力不中断。该技术传动效率高且易于制造。

解决装配瓶颈的研究

虚拟装配设计能实时反映产品的信息,及时纠正设计缺陷。论述了虚拟装配设计的流程和功能。

轮轨测量中的微机遥测系统

本文介绍了一种应用于轮轨测量中的微机遥测系统，由于采用了带ＥＰＲＯＭ的ＭＣＳ－５１芯片，整个系统结构简明、节能、便携。

曲柄滑块拦阻器设计与动力学仿真

介绍了一种新型液压缓冲拦阻器原理,制造工艺与活塞发动机一样,拦阻距离不受限。按照流体力学理论建立了拦阻力、空气阻力、飞机升力数学模型,利用SIMPACK软件建立了统一的动力学模型;根据国内文献对MK7-3型拦阻器性能的研究成果,对比分析了舰载机以不同质量、速度着舰的拦阻动力学过程。仿真结果表明:所设计的曲柄滑块拦阻器动力学性能良好,既能进行定长拦阻也能自由拦阻。

行星电机的结构和设计

提出了一种不同于传统电机运行方式的新型电机,阐述了该电机的工作原理,其转子做行星运动,一边绕自身中心旋转,一边绕定子中心公转,转子自转带动磁场翻转,公转选择电流方向,公转次数与自转次数成整倍数关系。行星电机无专门的换相控制器,转子依附在行星轮上,由行星齿轮机构控制其运行规律。同时,以实例方式给出了行星电机的基本结构和扩展应用。

平行轴行星齿轮变速器结构与仿真

本文提出一种新型自动变速器,动力由行星齿轮输出端通过一对相互啮合的圆柱齿轮传递到输出轴,控制制动器换挡。基于SIMPACK软件平台,建立变速器的仿真模型,依据仿真模型对车辆的起动、换挡动态性能进行仿真。仿真结果表明,此变速器起动时扭矩增长可控,换挡过程动力不中断。

统一转向架动力学研究

统一转向架是一项原创设计,集牵引和制动于一身,充分利用动力分散的优势首次从理论上实现了车钩不受力,同时解决了动车与拖车制式不同带来的设计制造、使用的一系列问题。动力学研究表明,统一转向架列车编组的车钩力只受线路不平顺的影响,明显改善了车钩的工作条件。统一转向架的动力学性能介于动车与拖车之间。

流体阻尼制动器原理及仿真

介绍了一种新型液压制动器原理和工程应用,按照流体力学理论建立了作用在活塞上的阻尼力数学模型,利用SIMPACK软件建立了车辆动力学模型。分析了常用制动方式下液压制动器的性能,仿真结果表明:所设计的液压制动器动力学性能良好,尤其适合长时间连续制动。

齿条电动机及在弹射器上的应用

文章提出了一种新型电机,阐述了这种电机的工作原理,不同于传统电机运行方式,这种电机的转子做旋转平移运动,一边绕自身中心旋转,一边沿齿条方向移动,转子自转带动磁场翻转,平移选择电流方向,齿条电机无专门的换相控制器,转子依附在齿轮上,由齿轮齿条机构控制其运行规律,齿轮齿条机构既是电磁换向控制者又是目的执行者。文章以实例方式给出了齿条电机的基本结构及在弹射器上的应用。

车辆－轨道相互作用统一模型及软件的试验验证

理论模型与模拟软件是研究机车车辆与轨道动态相互作用的必要工具。本文以历次主要的轮轨动力学现场试验为基础，对所建立的车辆－轨道相互作用统一模型及其计算机仿真分析软件ＶＩＣＴ，进行了全面系统的试验验证。结果表明，该模型及ＶＩＣＴ软件正确可靠。