高速列车主动横向悬挂系统的临界时滞分析

在高速列车主动悬挂系统动作的过程中,时滞现象在所难免,这在一定程度上制约了其性能的发挥。为了探究二系横向主动悬挂系统时滞现象对车辆动力学性能的影响,文章首先建立两自由度1/4车辆横向简化模型,推导出临界时滞理论计算公式;然后,建立高速列车全自由度动力学模型,在Simulink中搭建控制模块进行联合仿真,采用一阶低通滤波器模拟实际控制力的幅值衰减和相位滞后特性,研究模态天棚与PID等控制策略的时滞影响规律。仿真结果表明,随着时滞的增加,模态天棚控制策略下的车体振动迅速恶化,横向平稳性指标迅速增加至2.0以上,而PID半主动控制几乎不增加横向平稳性指标;2种控制策略在50 ms内的时滞基本不会使构架振动剧烈恶化。若采用平稳性指标作为临界时滞的判据,则除PID控制策略外的大多数策略对应的临界时滞随着车速的提高而降低。文章系统性地研究了时滞问题,对高速列车主动悬挂系统的设计和优化具有一定的指导意义。

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。

铁道车辆自供能量横向主动悬挂系统

为了减少车辆主动悬挂对外部能源的消耗,设计了自供能量主动悬挂系统,建立了车辆半车简化横向悬挂动力学模型,设计了LQG控制器,并利用随机振动理论分析了系统能量平衡存在的条件,采用Matlab/Simulink对系统的运行效果进行了仿真。仿真分析结果表明:自供能量主动悬挂系统比半主动和被动悬挂拥有更好的隔振效果,且当直流电机作动器的等效阻尼系数大于规定值时,系统在实现主动减振控制的同时还能够反馈能量。

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。

列车横向半主动悬挂模糊控制策略研究

针对17自由度列车横向半主动悬挂,提出以横向振动加速度最大值和均方根值作为评价指标,分析了列车横向悬挂模糊控制策略。列车横向半主动悬挂广泛地采用模糊控制调整阻尼值,减少横向振动,提高横向平稳性。因此,利用simulink建立列车横向悬挂模型,设计模糊控制策略直接法和间接法,进行了仿真。仿真结果显示,由于横移和摇头加速度的相互作用,使得前端横向合成加速度大于后端;通过加速度功率谱密度函数值分析对比,直接法综合控制效果好,好于间接法和被动悬挂控制。

车辆横向半主动悬挂的神经网络自适应控制

分析了车辆半主动悬挂模型的非线性特性 ,提出了采用神经网络的半主动悬挂自适应控制模型 ,设计了神经网络辨识器和控制器 ,采用专门算法修正控制器网络权值。仿真计算表明 。

基于Simulink的列车横向半主动悬挂系统建模与仿真

利用Simulink软件建立17个自由度的列车横向半主动悬挂系统模型,并设计了PID控制器。以美国六级轨道谱为输入,利用Matlab7.0进行仿真。结果表明,摇头振动是影响列车横向平稳性的主要因素,与被动悬挂相比,半主动悬挂PID控制效果明显好于被动悬挂。

神经网络预测控制在车辆横向半主动悬挂控制中的应用设计

结合神经网络和预测控制的优点,提出了一种神经网络模型预测控制算法。给出了将该算法应用到车辆荷香半主动悬挂控制系统中的应用设计方法。仿真实验表明,该控制算法具有良好的控制效果并能适应被控对象参数的变化,同时具有较强的鲁棒性和稳定性。

列车横向半主动悬挂控制策略及其油压减振器控制机理研究

介绍了列车横向半主动悬挂的基本控制策略及其改进,分析了一种半主动减振器的基本原理及对控制阀的设计要求,对半主动减振器的研究应用具有一定的指导意义。

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。

基于磁流变阻尼器的高速机车横向半主动振动控制研究

在分析磁流变阻尼器Bouc-Wen立方修正模型及高速机车振动特点基础上,提出应用磁流变阻尼器进行机车振动控制,建立了基于磁流变阻尼器的17自由度高速机车横向半主动模型。针对模型的非线性特征,在简单模糊控制规则基础上,提出根据控制效果实时修正磁流变阻尼器输入参数的自适应模糊控制策略。在MatLab环境中进行仿真,结果表明:与被动控制、简单模糊控制相比,自适应模糊控制能有效衰减机车横向振动;在低频阶段,尤其是对乘坐舒适度影响大的5Hz～8Hz范围内能显著提高高速机车的平稳性和乘坐舒适性。

法国国营铁路将研究运行350km／h

法国国营铁路(SNCF)研究部将进行能否在高速线路上将TGV的速度提高到350km／h可行性研究。目前，其最高运行速度为300km／h。到2007年，TGV欧洲东线开通时，列车运行速度可以达到320km／h。但迄今为止，SNCF仍坚持TGV运行速度超过320km／h是不可能的。