高铁车辆的侧风扰动安全性探讨

从控制高铁运用安全风险角度出发,根据轨道车辆行业惯例,将曲线横风作为准静态风荷验证工况,按照强制性技术要求,把直线或大曲线通过车轮减载率控制在0.6以内.随着大超高曲线通过车速的提高,车体抗倾覆能力不断降低,特别是400 km/h轨道检测列车,在曲线横风下高速运行非常危险.根据诸如高架线路等具体情况,尽快给出风荷特性曲线以指导高铁运用安全监管.同时,也应当采用诸如风洞或水箱等先进试验手段,着重研究横向风荷的非稳态摄动影响,如隧道通过空气压力波动,以及驶离隧道时尾流扰动等,为解决高速列车稳定鲁棒性问题提供先决条件.

考虑侧风影响下的汽车稳定性控制研究

本文主要研究基于侧风干扰下的主动前轮转向(AFS)汽车稳定性控制。首先建立车辆八自由度整车动力学模型和受侧向横风扰动作用的侧风模型,其次分析典型工况下的车辆耦合运动状态变化规律,在此基础上提出主动转向汽车稳定性控制策略。最终基于Matlab/Simulink软件搭建整车稳定性控制仿真平台,进行多种工况下的侧风扰动仿真,仿真结果表明推荐的控制策略稳定性控制效果良好。

舰载机弹射起飞影响因素分析及侧向控制律设计

针对舰载机弹射起飞安全性问题,对起飞过程中影响起飞安全的因素进行了详细分析,建立了舰载机离舰上升段的非线性六自由度运动模型,仿真研究了甲板的横摇、偏摆运动以及常值侧风干扰等因素对弹射起飞特性的影响。分析得出,对舰载机离舰后滚转和侧滑运动起主要影响的是甲板横摇运动和侧风干扰。设计了基于非线性动态逆方法的控制器以保留模型的非线性特征,实现对横侧向运动状态的解耦控制,效果更佳。仿真结果表明,设计的侧向控制律能够保证飞机的滚转角在离舰后3 s内满足不超过5°的安全准则要求,且不会因侧风干扰出现明显的侧滑现象,能够保证舰载机安全起飞。

高铁运用安全的三大技术局限性

从当前高铁运用问题来看,高速转向架存在三大非线性,即拖车构架点头迟滞非线性、抗蛇行动态刚度非线性和非线性稳定性.在充分认识上述三大非线性的基础上,应用抗蛇行频带吸能新理论,提出了最佳安全稳定裕度调控技术对策,以进一步协调高铁运用安全性与经济性之间的矛盾.在"重返"350 km/h高铁运营的技术准备中,应当对如下三大技术局限性给予充分重视,即商业运营速度、振动疲劳和曲线横风,特别是曲线横风应当作为一项当前十分急迫的计算流体动力学CFD科研任务.

大型客机进近倾斜姿态H_∞控制研究

实现快速、精准、抗扰动性强的倾斜姿态控制,是大型客机自动着陆控制系统设计的关键技术之一。以Boeing707飞机在常值侧风扰动下的非线性数学模型为基础,通过配平线性化得到线性方程,综合设计了进近着陆阶段的姿态控制律。由于使用PID控制方法的滚转角响应难以兼顾快速性与稳态性能,设计了基于鲁棒H∞理论的倾斜姿态控制律。分别对两种控制方法跟踪滚转角阶跃指令,以及抗侧风扰动的控制效果进行了比较分析。仿真结果表明,状态反馈H∞控制方法能够实现快速、精准、无超调的倾斜姿态控制,且有侧风扰动存在时具有快速的恢复能力、较好的乘坐品质和较大的抗扰动控制余度。

超低空空投侧风安全边界确定方法

执行超低空重装空投任务的大型运输机极易受到扰动风的影响从而威胁飞行安全。根据小扰动线性化方法,从载机安全性出发,提出侧风安全边界的确定方法:载机受扰后的瞬态响应峰值不能过大;稳定飞行时,舵面应能提供足够的操纵力和力矩,以补偿风效应产生的附加气动力和力矩。仿真计算结果表明,该方法对超低空空投条件具有良好的分析预测能力。