城市轻轨车辆独立旋转车轮速差控制及导向特性研究

为研究独立车轮导向问题,推导出独立车轮运动方程,建立独立车轮城市轻轨车辆动力学模型和基于速差反馈的滑模控制模型。通过SIMAT联合仿真,搭建机电耦合闭环控制系统模型。根据电机特性,选定控制系统关键参数。引入速差控制系数,仿真分析不同系数下独立车轮的直线稳定性和曲线通过性能,归纳速差控制系数对导向性能的影响规律,并给出建议值。在合理的速差控制系数下,对比控制前、后的直线复位性能和曲线通过性能,得出曲线通过性能指标的优化程度。结果表明:独立车轮城市轻轨车辆的速差控制系数在10~4～7.5×10~5范围内存在临界值,当控制系数小于临界值范围,车轮导向性能近似于独立旋转车轮;当控制系数大于临界值范围,车轮导向性能近似于传统刚性轮对;控制系数在临界值附近时,车轮出现不收敛的蛇行运动。选取合理的速差控制系数后,轮对冲角比控制前减小23%,横向力和脱轨系数减小16%,磨耗指数减小35%。