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。

悬挂式PRT车辆半主动控制策略研究

针对悬挂式个人快速运输(PRT)车辆在曲线运行过程中横向稳定性差的问题,文章提出了一种基于磁流变阻尼器(MRD)和模糊比例积分微分(PID)控制的半主动悬挂系统方案。通过MRD力学特性试验、MRD正向和逆向模型的建立、模糊PID控制器的建立,采用UM软件与MATLAB/Simulink联合仿真的方法,对采用被动悬挂系统和半主动悬挂系统的悬挂式PRT车辆的横向、垂向加速度进行对比分析。结果表明,相较于采用被动悬挂系统悬挂式PRT车辆,采用半主动悬挂系统的悬挂式PRT车辆在运行过程中的横向加速度峰值由0.2676降到0.2309,降低了13.71%,垂向加速度峰值由0.1291降到0.1074,降低了16.81%,即基于MRD和模糊PID控制的悬挂式PRT车辆半主动控制策略是可行的。

轨道车辆二系横向减振器半主动控制仿真研究

文章提出了一种同时控制车体的横移振动、侧滚振动在横向方向上的分量及摇头振动在横向方向上的分量的半主动悬挂控制策略,并以某轨道车辆为研究对象,采用动力学软件和控制软件,建立车辆动力学-半主动控制模型,研究二系横向减振器半主动悬挂下车辆振动的变化规律。结果表明:半主动悬挂相比被动悬挂只改变车体振动主频为1 Hz附近时的振动加速度幅值,基本不改变振动的主频;采用半主动悬挂方式后,车体横向平稳性指标最大优化11.77%,车体振动加速度均方根最大优化21.77%,车体振动加速度最大值绝对值最大优化14.73%;为了保证半主动悬挂控制的效果,需将二系横向减振器的半主动响应时滞时间控制在60 ms以内。

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。

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。

高速车辆横向减振器模糊天棚半主动控制研究

为了研究减少高速列车运行中车体横向振动,利用ADAMS/Rail与Matlab建立了联合仿真高速列车车辆动力学模型,并利用开关型天棚控制算法和连续型天棚控制算法对高速列车车辆横向减振器进行了半主动控制仿真研究.结果表明:开关型天棚控制算法简单实用,但控制效果逊于连续型天棚控制算法,还有可能发生颤振;连续型天棚控制算法控制效果好,但对系统的实时性和减振器结构的要求较高.针对这2种控制器的优缺点,同样基于上述模型,结合模糊理论和天棚速度阻尼控制,开发了一种新的控制方法,经研究表明,该控制方法具有很好的控制效果,并能弥补上述2种方法的不足.

我国高速列车横向半主动悬挂系统控制策略及控制方式

列车横向悬挂系统可分为被动悬挂和主动悬挂两种形式 ,半主动悬挂是主动悬挂的一种形式。传统的被动悬挂系统的参数无法在车辆运行的过程中实施调节 ,难以适应列车在高速运行时对平稳性的需求。为改善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性能不佳的问题 ,二系横向悬挂系统采用主动悬挂方式势在必行。通过对主动悬挂系统中全主动悬挂、低频主动悬挂和半主动悬挂的特点分析 ,认为半主动悬挂以其能耗低、控制简单和失效导向安全性良好等优势 ,应是我国目前高速列车二系悬挂系统的最佳形式。在此基础上 ,对我国列车应采用的横向半主动悬挂控制策略和悬挂系统天棚减振控制原理作了阐述 ,进一步给出了半主动悬挂系统的实施方案及横向半主动天棚 (shyhook)减振器的工作原理。指出针对半主动悬挂系统的车辆模型、控制方法、减振器结构和信号检测与分析等问题需进行重点研究。

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。

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.

基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统半主动控制

将磁流变阻尼器应用于履带车辆的悬挂系统中,研究了磁流变阻尼器在不同电流下的力学特性和耗能特性。建立了履带车辆二自由度车体振动模型,提出了基于线性二次型(LQR)最优控制理论的半主动控制算法。对典型沙土路面激励下履带车辆悬挂系统的半主动控制效果进行了仿真,与被动及开关控制的减振效果进行比较,得出了车体振动加速度、线位移、角加速度和角位移的响应曲线。结果表明,该控制算法对基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统有着很好的控制效果。

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 。

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.

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。

基于ADAMS模型的履带车辆半主动悬挂自适应控制

建立了某履带车辆ADAMS整车模型。搭建了控制算法MATLAB与实体模型ADAMS之间的联合仿真接口。提出了采用模糊控制器调整PID调节器参数实现基于ADAMS建模的整车半主动悬挂控制策略。用动行程及其变化率作为模糊控制器的输入,通过模糊控制器的输出动态调整PID调节器的参数,形成了车辆半主动悬挂自适应控制系统。仿真研究表明,该自适应控制系统能够有效协调加速度和动行程在不同频段的矛盾,明显改善履带车辆行驶的平顺性。

基于磁流变液减振器的车辆悬挂半主动控制

磁流变液减振器,通过线圈电流改变磁场调节磁流变液在阻尼通道中的流动,实现对减振器阻尼力的控制。车辆悬挂系统由弹性元件、导向元件和减振器组成。基于磁流变液阻尼器的车辆悬挂半主动控制,采用二自由度1/4车体模型构建控制器模型。通过二次型最优控制LQR算法,根据极值原理导出最优控制律,以确定半主动减振器驱动器控制力。仿真表明,该控制器具有较好的稳定性和良好的减振效果。

履带车辆半主动悬挂多体及控制联合仿真研究

在履带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,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。从而验证了多体理论和联合仿真技术在履带车辆半主动悬挂技术的可行性。

铁道车辆横向半主动悬挂试验系统

为解决半主动悬挂工程应用问题,在试验室建立了铁道车辆的横向半主动悬挂试验模型,开发了车辆试验模型横向半主动悬挂控制测试系统,采用自校正自适应控制方法进行控制前和控制后的试验对比研究。研究结果表明,通过半主动悬挂控制,车辆模型在不同速度等级时车体的平稳性和加速度的最大值都得到很大的提高。