On-off控制对高速动车组综合动力学性能的影响分析

利用ADAMS-Matlab联合仿真的方法研究了on-off半主动控制对高速动车组的横向平稳性、运动稳定性和安全性的影响。根据国内某型号高速动车组的参数,利用多体动力学软件ADAMS/Rail建立了满载工况下的单车动车组模型。随后,运用ADAMS-Matlab联合仿真的方法对被动控制和on-off半主动控制条件下的动车组模型进行了仿真分析,仿真考虑了不同运行速度和不同线路条件等工况。最后,分别计算了两种控制条件下高速动车组模型的横向平稳性、运动稳定性和安全性能。从分析结果可知：与被动控制相比,on-off控制下车辆的横向平稳性指标可大幅提升35.5%,但非线性临界速度降低了16.6%,高速运行工况下的安全性指标也严重下降。因此,on-off控制策略在高速动车组上应用时存在严重缺陷,需要对其进行改良方可应用。     

高速动车组悬挂系统横向半主动控制仿真分析

摘要：提出一种基于加速度阻尼原理的改进型半主动控制,可以克服天棚阻尼半主动控制在高频范围内抑制振动效果差的缺点。突破了以往研究半主动控制只针对单车车辆的限制,利用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)建立了2动2拖104个自由度动车组模型,并结合Matlab/Simulink对提出的半主动控制方法进行设计和联合仿真。根据联合仿真的结果,从时域和频域两个角度对比两种半主动控制方法对车辆运行平稳性和安全性的影响,并分析控制中时滞对系统性能的影响。结果发现,改进型半主动控制在提高车辆运行平稳性和抗时滞方面效果更佳。     

基于FRBF-SMC方法的变轨距列车悬挂系统控制策略研究

为确保高速变轨距列车在不同轨距线路上运行的平稳性，采用阻尼可调的二系空气弹簧和磁流变阻尼器，并通过半主动控制方法实现阻尼参数的调节。基于分数阶微积分理论搭建1/4车分数阶天棚阻尼控制的滑模参考模型，提出模糊RBF滑模半主动控制方法，并将其用于变轨距转向架垂向空气弹簧和横向MR阻尼器的半主动控制系统。构建高速变轨距列车悬挂系统半主动控制整车联合仿真模型，对不同轨距线路下变轨距车辆的运行平稳性、稳定性、曲线通过性和半主动控制策略的鲁棒性进行分析，验证了整车半主动控制策略的有效性。     

基于MR阻尼器的高速动车组悬挂系统半主动控制仿真

用联合仿真方法分析了基于磁流变(Magnetorheological,MR)阻尼器的两种半主动控制策略对8车编组高速动车组动力学性能的影响。建立了考虑非线性悬挂系统和MR阻尼器的8车编组高速动车组模型,并利用试验数据进行了验证。在进行MR阻尼器性能试验的基础上,利用多项式模型进行曲线拟合,得到了MR阻尼器的9阶多项式模型。通过ADAMS和Matlab联合仿真的方法,设计了开关控制器和改进型开关控制器,对基于MR阻尼器的高速动车组二系悬挂系统横向半主动减振器进行仿真分析。仿真结果表明:对比被动控制,开关控制和改进型开关控制作用下的车体横向加速度均方根值最大分别降低14.85%和22.58%,车辆横向运行平稳性指标最大分别降低4.23%和7.95%。由此可见,改进型开关控制的减振效果更佳。     

高速列车半主动悬挂可变刚度和阻尼减振器适应性研究

针对中国高速列车运行速度高、运营里程长、轮轨磨耗加剧,被动悬挂式抗蛇行减振器适应性较差,导致转向架抗蛇行稳定性能不足的情况,开展半主动悬挂抗蛇行减振器研究。首先,基于高速列车悬挂系统非线性和轮轨接触非线性特征,建立了高速列车模型、磁流变阻尼器模型、可变刚度和阻尼抗蛇行减振器模型;然后分析了抗蛇行刚度和阻尼参数对新轮轨和磨耗轮轨的车辆动力学性能的影响,并针对磨耗轮轨接触提出了半主动悬挂控制策略;最后,对比分析了被动悬挂和半主动悬挂车辆运行性能的差异。结果表明:通过采用半主动悬挂调整抗蛇行减振器的刚度和阻尼参数可大幅改善磨耗轮轨接触的车辆运行性能,保证构架不发生蛇行失稳,与采用被动悬挂抗蛇行减振器的车辆相比,车体横向加速度和构架横向加速度分别降低22.4%和16.0%。     

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。     

一种新型半主动协调控制对高速动车组曲线通过性能的影响

针对二系横向减振器和抗蛇行减振器在进行单独控制时出现的效果单一问题,提出了一种新型半主动协调控制方法,可协调直线和曲线线路条件下的车辆综合动力学性能。建立300 km级高速动车组的动力学模型,其中二系横向和抗蛇行减振器均进行了参数化处理;构建了横向和抗蛇行减振器的半主动控制模型,并模拟了动车组通过曲线轨道时的真实工况。经过仿真对比,发现单独对横向减振器施加半主动控制时,虽然能有效提高平稳性能,但会使安全性能恶化;而单独对抗蛇行减振器进行控制时,虽然使曲线通过性能提高,但会降低横向平稳性。有鉴于此,提出了一种针对横向减振器和抗蛇行减振器的新型半主动协调控制策略。经过仿真分析,发现该新型协调控制策略可有效解决上述问题,保证列车在曲线通过时,在确保安全性能的同时具有良好的平稳性能。     

高速动车组抗蛇行减振器参数优化研究

蛇行运动是轨道车辆的固有属性,随着高速铁路的发展,高速动车组稳定性问题越来越突出,抗蛇行减振器对于车辆稳定性具有重要影响,通过优化抗蛇行减振器参数可以有效提升高速动车组运行性能。本文建立高速动车组车辆动力学模型,利用超拉丁采样选取减振器设计参数,并采用 KSM 模型进行动力学响应分析,最后采用 NS?GA?Ⅱ算法对抗蛇行减振器参数进行优化,并对优化前后的动车组动力学性能进行对比。结果表明：优化后参数下,XP55 标准车轮临界速度提高 15.28%,达到 463.8 km/h, XP55 磨耗车轮临界速度提高 13.71%。优化后参数进一步提升了车体的平稳性和舒适度,轮轴横向力减小。同时优化后参数降低了新轮工况和磨耗车轮工况下的车体和转向架横向加速度幅值,抑制了车辆横向振动。分析了减振器参数优化对接触点位置和车轮磨耗指数的影响,优化后参数减小了车轮横向接触点横移,速度为 250 km/h 时,XP55 标准车轮磨耗指数减小 14.65%,XP55 磨耗车轮磨耗指数减小 15.8%。因此,抗蛇行减振器参数优化后可以有效提高车辆稳定性和运行性能。     

高速列车可变阻尼抗蛇行减振器适应性研究

针对高速列车运行里程长、运行速度不断提高,线路状况复杂,导致车辆运行性能恶化的情况,开展可变阻尼抗蛇行减振器适应性研究。采用动力学软件SIMPACK建立车辆系统动力学模型,模拟车辆不同运行工况,进行动力学仿真计算,获得车辆在速度变化、线路恶化和不同曲线运行的相关车辆动力学性能指标,分析抗蛇行减振器阻尼参数变化对车辆运行平稳性和安全性的影响。结果表明:通过调整抗蛇行减振器阻尼值,可使高速列车更好地适用于不同运行工况;高速列车采用可变阻尼式抗蛇行减振器,可以更好地保证车辆运行安全性。     

某养路车辆动力学性能仿真

利用多体动力学软件SIMPACK,建立养路车辆动力学仿真模型,分析了养路车辆的非线性临界速度、直线运行平稳性以及曲线通过性能等动力学指标。结果表明,该养路车辆具有良好的动力学性能。     

列车垂向振动的半主动简谐隔振研究

依据拉格郎日方程,建立六自由度列车半主动隔振系统的垂向振动模型;应用MATLAB/SIMULINK仿真模块构造列车半主动隔振系统仿真模型,对列车进行时域分析。在轨道具有简谐输入的情况下对列车的隔振性能（如隔振位移、隔振传递率等）进行了计算分析,讨论了弹簧刚度、阻尼、车速、激励的波长等对隔振性能的影响。通过研究可得列车系统采用半主动开关阻尼器,确实能够改善系统的隔振性能。     

汽车悬架磁流变减振器模型分析及半主动控制策略研究

用多项式模型作为磁流变减振器的力学模型,研究了传统"开-关"型半主动控制的阻尼力跳跃对汽车簧载质量振动加速度产生的不利影响,针对1/2汽车模型对具有磁流变减振器的汽车悬架简单模糊和自适应模糊神经半主动控制策略进行了数值仿真,基于数值仿真结果分析了各控制策略的效果.     

车辆半主动悬架阻尼多模式切换控制研究

为提高车辆行驶平顺性,提出了一种基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架及其控制方法。相较于传统阻尼可调减振器,该新型减振器通过控制两个高速开关电磁阀的通断状态即可实现四种不同的阻尼工作模式,从而使得车辆半主动悬架的阻尼控制更加高效和节能。分析了阻尼多模式切换减振器的基本原理,建立了减振器阻尼特性数学模型。结合车辆悬架系统的阻尼比范围,确定了减振器关键部件参数,并通过仿真获取了四种阻尼工作模式下的减振器复原阻尼系数和压缩阻尼系数。在此基础上,进一步建立了车辆半主动悬架数学模型,采用模糊控制逻辑设计了悬架阻尼多模式切换控制策略。仿真结果表明,相较于传统被动悬架和基于天棚控制的半主动悬架,基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架可以进一步改善车辆行驶平顺性。     

内置电磁阀式半主动悬架自适应反演控制

针对内置电磁阀式半主动悬架系统的非线性和簧载质量不确定性问题,设计了一种内置电磁阀式半主动悬架自适应反演控制算法.建立了内置电磁阀式减振器的数学模型和AMESim模型,并通过台架试验验证了该模型的正确性;基于该AMESim模型和1/4车半主动悬架动力学模型,设计了自适应反演控制算法,仿真分析了该控制算法下的不同簧载质量...     

汽车半主动悬架技术研究综述

综述国内外汽车半主动悬架技术研究的最新进展。着重介绍半主动悬架目前常用的几种基本力学模型及其考虑各种因素影响修正模型；详细分析具有弹性元件的刚度系数和（或）阻尼系数可调的几种典型减振环节的研究开发现状；及其用于检测汽车运行状况的各种功能的专用传感器性能；分析和论述半主动悬架所涉及到的三大类控制策略中各种控制方法的优缺点及其应用现状；最后,提出半主动悬架技术发展，今后需要关注的若干问题。     

列车垂向振动的半主动随机隔振研究

依据拉格郎日方程,建立了六自由度铁路客车半主动隔振系统的垂向振动模型;应用MATLAB软件编制了“铁路客车被动、半主动随机隔振分析”仿真系统,对铁路客车随机隔振进行计算机仿真。计算在不同的输入参数下,车辆的时域响应和位移与加速度响应方差,讨论了弹簧刚度、阻尼、车速等对隔振性能的影响。应用非线性随机振动理论对比分析了铁道客车的被动、半主动随机隔振的隔振效果,对铁道客车半主动随机隔振系统进行了参数优化。结果表明：半主动悬架的隔振性能比被动悬架有显著提高,在设计半主动悬架隔振系统时,可以在许可范围内适当增大阻尼、减小弹簧刚度,以达到最佳的隔振效果。     

一种新型混合半主动控制策略在高速铁道车辆振动控制中的应用

采用1/4车模型分别对两种半主动控制策略即SH（Sky-hook, SH）和ADD(Acceleration Driven Damping, ADD)控制进行分析,根据分析结果引入了一种新型SH-ADD混合控制策略。利用随机激励下的功率谱密度曲线代替单频谐波激励下的传递函数曲线,改进了该混合控制策略转换系数的计算方法。在采用ADAMS软件建立高速铁道车辆整车模型的基础上,对改进后的SH-ADD控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,该控制策略可以同时兼顾低频和中高频率范围内的振动控制效果,较SH控制和ADD控制可大幅提高车辆的横向平稳性能。     

变速磁流变半主动悬架车辆与随机路面系统的模糊振动控制

建立半主动悬架车辆和随机路面系统模型,在采用磁流变减振器的基础上,应用模糊逻辑控制理论,进行车辆半主动悬架模糊控制器的设计,获得在模糊控制理论下可调阻尼力随时间变化的关系,应用simulink编制车路模型的仿真程序,研究在模糊控制算法下的匀变速行驶车辆路面系统平顺性问题。计算结果表明,与被动悬架的车辆相比,模糊控制的磁流变半主动悬架车辆可以改善行驶平顺性,同时还可减少车对路面的作用力,这对于车路系统是有利的,对于深入分析路面结构动力响应也具有重要的参考价值。     

车载设备半主动多维减振装置设计理论研究

采用基于并联机构和磁流变阻尼器的半主动控制多维减振装置，实现对车辆行驶中面临的多维振动半主动控制。对减振装置进行结构设计、系统控制模型分析和控制算法研究，并制作样机进行实验研究。样机试验结果表明，该半主动控制多维减振装置能实现车载设备多维减振，且减振效果好、可靠性高。