车辆主动悬架PID控制与模糊控制研究

利用Simulink软件建立车辆的四分之一主动悬架和路面的仿真模型,基于PID控制原理和模糊控制原理分别设计以车身垂向加速度为控制对象的PID控制器和模糊控制器,对主动悬架系统进行仿真。对比被动悬架系统、PID控制的主动悬架系统和模糊控制的主动悬架系统的仿真结果,结果表明PID控制和模糊控制的主动悬架系统都能明显改善车辆的行驶平顺性及乘坐舒适性,在控制效果上模糊控制优于PID控制。     

参数不确定性车辆的复合随机振动分析

提出了虚拟激励-快速摄动法来研究路面随机激励和不确定车辆系统的复合随机振动问题。采用虚拟激励法将随机激励转化为简谐激励,推导了车辆振动响应功率谱密度的表达式,然后基于快速摄动法计算垂向加速度均方根值的变异系数,由响应的变异反映复合随机对车辆结构振动响应的影响。对参数不确定1/4车辆模型的仿真分析表明:当悬架结构参数和轮胎刚度变异系数为0.1时,垂向加速度均方根值的变异达到18.81%,与蒙特卡洛法相比,本文方法计算速度显著提高,且误差在5%内。     

城轨列车悬挂系统显遗传自适应模糊控制

为有效抑制城轨车辆行驶时悬挂系统出现的横向振动,提升车辆平稳性与舒适度,引入调控效果优于传统模糊控制的显遗传自适应模糊控制方法,扩展其收敛条件并证明其适用于城轨列车悬挂系统,扩大了该方法的使用范围。在Matlab/Simulation中根据时速为80km/h的某型城轨列车参数搭建车辆悬挂系统模型,并设计了显遗传自适应模糊控制器。仿真实验结果表明,显遗传自适应模糊控制对城轨列车悬挂系统横向振动抑制效果良好,在其控制下列车横向合成加速度、横移振动加速度、侧滚振动加速度以及摇头振动加速度的最大值、均方根值以及功率谱密度值均有所降低。与普通模糊控制相比,显遗传自适应模糊控制能够有效抑制城轨列车横向振动,大幅度提高乘客舒适度。     

基于虚拟激励法的某重型车平顺性仿真分析

讨论了虚拟激励法的基本理论,为将其应用于车辆振动系统,构造了路面位移虚拟激励.以二自由度车辆振动系统为研究对象,推导了该系统的频率响应函数.结合路面参数虚拟激励,给出了车辆平顾性分析参数悬挂加速度、悬架动挠度、车轮与路面相对动载功率谱密度的求解方法.对某重型车进行仿真分析,给出了其在C级路面上以30m/s速度行驶时的相应功率谱密度曲线.     

基于联合仿真技术的汽车主动悬架模糊控制仿真分析

以某轿车模型为研究对象,采用虚拟样机技术,使用Adams/Car软件建立了车辆多体动力学模型;基于模糊控制策略设计了主动悬架模糊控制器并通过Matlab/Simulink创建了主动悬架模糊控制器模型。利用Adams/car和Matlab/Simulink对装有主动悬架系统的整车进行随机路面输入和脉冲路面输入的联合仿真分析。仿真结果表明采用模糊控制的主动悬架系统比被动悬架更能够显著降低轮胎动载荷、悬架动挠度和车身垂向加速度,一定程度上改善了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。     

动车组车下设备对舒适度的影响分析

为研究车下设备对动车组舒适度的影响，建立考虑车体弹性和多个车下设备的高速动车组垂向动力学模型，实现设备的质量参数、结构参数和悬挂参数等参数化建模，基于频域分析法推导系统加速度频响函数表达式，采用随机轨道不平顺激励功率谱和舒适度滤波函数计算舒适度指标，基于最优同调理论设计设备的最优悬挂频率和阻尼比并进行数值验证。结果表明，车体垂弯频率越高、设备质量越大且越靠近车体中心安装，舒适度指标越小，车辆乘坐舒适性越好，建议将大质量设备（4 t及以上）悬挂在距车体中心5 m以内；设备质心纵向偏心导致其吊挂点的作用力力臂改变和转动惯量增加，造成舒适度指标略有增加；在优化设备悬挂参数时，可以忽略车体结构阻尼的影响；设备质量越大，最优悬挂频率越低、最优悬挂阻尼比越大，且应当基于加速度响应设计最优悬挂阻尼比，最优同调条件为车体和设备的相位差接近π/2；针对所述车辆，设备最优悬挂频率和阻尼比分别为7 Hz和0.2~0.3，车体加速度功率谱中的弹性振动主频得到充分抑制。     

基于Kriging模型的在役高速列车悬挂参数近似贝叶斯估计

高速列车在长期服役情况下,车辆悬挂部件参数与其初始设计值之间会产生较大差异。车辆物理参数识别方法操作复杂、费用较高,参数估计只需要利用少量的传感器获取车辆振动状态信息,就能估算出车辆关键部件实际参数值。结合实测轨检数据和多体动力学仿真模型,提出一种基于Kriging模型的近似贝叶斯计算(ABC)方法对在役高速列车的悬挂参数进行估计。首先,利用Kriging模型代替多体动力学模型作为近似贝叶斯计算中的数值模型;然后,以单目标优化代替多目标处理以简化ABC中参数估计,得到不同加权因子组合下悬挂参数的后验分布,后验分布中最大相对概率所对应的参数值即为悬挂参数的估计值;最后,将得到的悬挂参数的估计值输入多体动力学模型中进行车体加速度的预测,并与实测车体加速度进行对比。结果表明,相比于依据车辆初始参数进行仿真计算的结果,以车体垂向加速度作为优化目标时,预测垂向加速度值与实际值功率谱密度曲线的皮尔逊相关系数增加了0.919;以车体横向加速度作为优化目标时,预测横向加速度与实际值的相关系数增加了0.427;同时以车体垂向、横向加速度作为优化目标时,预测垂向、横向加速度与实际值的相关系数分别增加了0....     

基于互连平衡油气悬挂多轴车辆行驶特性分析

以某多轴轮式无人平台车辆为研究对象,分别建立了同侧互连平衡油气悬挂和独立油气悬挂数学模型,并基于MATLAB建立了仿真模型,重点对车辆正常行驶状态下的2种悬挂系统输出力特性及刚度、阻尼特性进行对比分析,并就整车的行驶平顺性进行了实车测试。结果表明,同侧互连平衡油气悬挂有效降低了整车平台所受到的垂向振动冲击力,平台质心处垂向加速度均方根值降低了0.383g,提升了整车平台的行驶平顺性。     

一系悬挂参数对车辆动力学性能的影响

运用多体动力学SIMPACK软件建立车辆动力分析模型,仿真模拟车辆模型在高低和方向不平顺复合轨道谱激励下以200 km/h时速行驶时一系悬挂系数对车辆动力学性能的影响,分析一系纵向定位刚度在0.5~1.5 MN/m范围变化时和一系垂向阻尼在15~25 k N·s/m范围变化时,对车辆系统脱轨系数、倾覆系数、轮轨力和车体加速度的影响。     

加速度输入的履带车辆悬挂系统LQR控制建模与仿真

建立了以加速度作为路面激励输入信号,且考虑非悬置质量的履带车辆二自由度二分之一车辆力学模型,选定状态变量,推导出悬挂系统状态方程和振动微分方程。基于线性二次型(LQR)最优控制理论的主动控制算法得出最优控制力,依据磁流变阻尼器半主动限界Hrovat控制算法追踪最优控制力,实现悬挂系统磁流变阻尼半主动控制。对典型正弦路面激励下履带车辆悬挂系统的主动、半主动控制效果进行了仿真,并与被动控制效果进行比较。结果表明,建立的力学模型可信,算法能很好控制车体位移和加速度。     

斜楔摩擦角对三轴转向架动力学性能影响研究

为研究铁路货车顶置式斜楔轴箱悬挂结构中斜楔摩擦角对三轴转向架动力学性能的影响,基于车辆系统动力学和赫兹非线性接触理论,采用动力学性能仿真软件SIMPACK建立六轴平车非线性动力学模型,分析不同摩擦角对三轴转向架动力学的影响及变化规律.结果 表明,斜楔摩擦角的增大会使车辆垂向振动加速度增加,恶化垂向平稳性,影响车辆的轮重减载率和脱轨系数.给出了该六轴平车斜楔摩擦角的建议值.     

电动汽车主动悬架控制系统设计与仿真

将主动悬架应用于电动汽车,对主动悬架控制策略进行仿真研究。首先,建立1/2车辆主动悬架数学模型;其次,基于MATLAB/Simulink仿真软件,利用模糊控制理论,搭建主动悬架仿真模型,模拟汽车在受到路面激励条件下产生的垂向振动和侧倾摆动程度;最后,将模糊控制主动悬架的仿真结果与被动悬架进行比较,证明主动悬架可以有效提高电动汽车平顺性能、动力电池组使用安全性以及使用寿命。     

高速列车转向架-车体-座椅垂向耦合振动机理及悬挂参数联合优化

针对高速列车中的垂向悬挂系统参数匹配问题,应用系统工程方法,将列车转向架系统、车体及座椅系统纳入一个统一的整体大系统,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并探讨各系统间的相互耦合作用关系;在此基础上,以人体振动舒适性最佳为目标,对轨道随机不平顺激励下的高速列车垂向悬挂系统进行多目标、多参数优化,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法。分析比较优化后的结果可知,悬挂系统参数优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,不同位置处的座椅垂向振动加权加速度方均根值降低了18.52%以上,表明所建立的高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法是可行的。该研究为高速列车垂向悬挂系统参数的选取提供了有效借鉴。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬挂系统模糊控制策略

建立了磁流变阻尼器和1/2车辆半主动悬挂系统模型,并对该系统设计了一种模糊控制策略。充分利用Mat-lab/Simulink仿真平台对基于磁流变阻尼器的半主动悬挂系统进行仿真分析。结果表明,较被动悬挂系统,该半主动悬挂系统很好地抑制了车身浮沉振动加速度,显著改善了车辆乘坐舒适性。     

基于Simulink的主动悬架模糊控制策略分析

依据模糊控制理论,以某车型悬架的参数为基础在MATLAB/Simulink中建立1/4车主动悬架模糊控制器。以车身垂向加速度、悬架动挠度、轮胎动挠度与主动控制力作为悬架模糊控制的评价指标,对车辆被动模型与模糊控制模型的乘坐舒适性和操作稳定性进行对比分析。仿真结果表明:模糊控制策略显著改善了被动悬架的性能,证明了所建模型的可行性和有效性。     

铁道客车横向振动半主动控制技术

在论述高速铁道车辆被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂机理的基础上，基于系统观点和铁道车辆的特点，阐述了天棚阻尼控制、最优控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等控制方法在半主动悬挂系统中的应用前景，探讨了半主动悬挂开发的整体思路与研究方向，并提出了以天棚阻尼控制理论、模糊控制理论、自适应控制理论和预见控制理论为主线的复合控制策略。     

高原机车悬挂方案对车辆振动特性的影响

针对青藏铁路冻土带路基下沉问题,为了实现高原机车转向架低动力作用,基于车辆多体系统动力学理论,建立了两种不同悬挂方案的高原机车动力学模型,研究了不同一、二系悬挂刚度比μ对车体、构架以及轮轨垂向振动的影响。发现一、二系悬挂刚度比在0.5~3范围内变化时,轮轨垂向力和构架垂向振动加速度增大了11.24%和12.2%,车体平稳性指标和垂向加速度分别减小了11.3%和15%,并分析了高原线路上两种悬挂方案机车动力学特性。计算结果表明,选择刚度较大的二系悬挂,虽然一定程度上恶化车体平稳性指标,但较小的一系刚度在中低速范围内,能够降低由轨道不平顺引起轮轨垂向冲击,显著抑制了对轨下部分损伤较大的低频振动,减小运行过程中机车对轨下部分的损害。     

基于半车模型的主动悬架控制策略研究

首先建立了半车模型主动悬架系统的动力学模型,然后以车身质心垂向加速度、车身俯仰角加速度为控制对象设计了主动悬架系统控制器。在Simulink中建立相应的仿真系统模型和控制器模型,并对主动悬架控制系统进行仿真。将仿真结果与被动悬架系统和以前、后车身垂向加速度为控制对象的主动悬架控制系统的仿真结果进行对比分析,结果表明,该主动悬架控制可极大地抑制车身振动、车身俯仰变化,明显改善了车辆行驶的平顺性。     

高速列车弹性车体垂向振动与悬挂参数设计

高速铁道客车车体受轨道激扰力的作用产生弹性振动,影响客车运行平稳性。为了分析车体弹性振动与车体悬挂参数关系,基于刚柔耦合动力学原理,建立了客车垂向动力学模型,根据共振理论及模态叠加原理计算了系统固有频率和响应功率谱,分析了车辆系统悬挂参数和运行参数对振动的影响。仿真发现弹性车体振动响应大于刚性车体,车体一阶垂弯振动对弹性振动的贡献最大。在满足结构条件下,适当降低一、二系悬挂垂向阻尼、一系悬挂垂向刚度可减小车体弹性共振,系统各个部件自振频率控制、车体垂向悬挂阻尼控制可实现整车模态及局部有害模态控制。     

车辆主动悬架模糊控制

车辆的振动影响其平顺性,采用主动悬架可以有效减小振动.建立了带主动悬架的振动模型,利用模糊控制理论对悬架减振控制.仿真结果表明,车辆簧上质量的垂向、俯仰及侧倾振动大幅减小,说明采用模糊控制的主动悬架对车辆减振是可行的.