列车振动检测记录仪的研制

简要地分析了现有列车振动检测系统存在的不足,提出了一种振动检测新方案,研制了适用于列车振动检测的便携式检测记录仪系统,文中系统地介绍了系统原理、功能、组成和软硬件设计。该系统能够取代现有的振动检测手段,对列车运行过程中的振动进行检测和记录。     

列车横向振动与轨道不平顺输入关系研究

利用小波变换和互相关函数分析了列车横向振动与轨道不平顺输入之间关系。轨道不平顺输入引起了列车横向振动, 为了抑制横向振动并预测其变换规律, 需要研究两者之间关系。首先利用Simulink软件建立了列车横向系统模型, 模拟列车横移、侧滚和摇头振动信号; 然后利用小波变换和互相关函数分析了上述三种振动与轨道方向、水平不平顺输入之间关系。仿真结果表明, 水平不平顺与横移和摇头振动之间的互相关函数大于方向不平顺, 而方向不平顺与侧滚振动之间的互相关函数大于水平不平顺。结果证实了水平不平顺是引起列车横移和摇头振动的重要因素, 方向不平顺是引起列车侧滚振动的重要因素。     

列车振动检测记录仪的研制

简要地分析了现有列车振动检测系统存在的不足，提出了一种振动检测新方案，研制了适用于列车振动检测的便携式检测记录仪系统，文中系统地介绍了系统原理、功能、组成和软硬件设计。该系统能够取代现有的振动检测手段，对列车运行过程中的振动进行检测和记录。     

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。     

基于大数据的高速列车气动载荷作用下迭代学习主动控制研究

列车在高速运行的过程中与另一列车相交会时,将产生剧烈的瞬态气动载荷冲击而引起车体瞬间横向振动加剧,导致列车横向平稳性恶化;为了改善列车运行平稳性,采用大数据方法及迭代学习控制思想,提出基于高速列车运行大数据的迭代学习主动控制算法,并进行多体动力学与控制算法的联合仿真,进一步研究控制算法对会车气动载荷幅值变化和会车时间变化的鲁棒性;结果表明:大数据迭代学习主动控制经过5次迭代后对会车气动载荷激扰下的车体横向振动峰值降低52.67%,且控制算法对会车工况变化有较好的鲁棒性。     

基于车体横移振动的高速列车虚拟复合阻尼天棚控制算法研究

高速列车车体横向随机振动由车体的横移振动、侧滚振动和摇头振动三自由度合成,是影响车体横向运行平稳性的关键;为了改善列车横向运行平稳性,提高半主动控制性能;通过建立某型高速列车动力学模型,对车体横向振动特性进行分析,得出横移振动的加剧是造成车体合成横向振动和横向平稳性恶化的主要原因;通过分析在传统天棚阻尼控制算法下分别以车体合成横向振动为反馈和以横移振动为反馈对车体横向振动的控制效果,得出采用以车体横移振动为反馈的传统天棚阻尼控制算法对车体横向振动的抑制效果更佳;在此基础上,提出一种以车体横移振动为反馈的虚拟复合阻尼天棚控制算法,并进行联合仿真分析;结果表明:相比于被动控制,采用虚拟复合阻尼天棚控制算法后,车体合成横向振动加速度峰值、均方根值和平稳性改善率分别达到了46%、43%和19.5%,均高于采用传统天棚阻尼控制算法;可见,采用虚拟复合阻尼天棚控制算法在抑制车体合成横向振动,改善车体横向平稳性方面控制性能更佳。     

基于模糊PID控制的列车主动悬架振动控制研究

为了研究高速列车主动悬架系统横向振动控制,将研究对象简化为二自由度1/4车悬挂模型,研究了高速列车车体的横移、侧滚为变量的列车悬挂控制系统,采用德国轨道谱作为列车的激励拟合。算法控制器选择方面,在PID控制和模糊控制的基础上,建立模糊PID控制,并建立了基于模糊PID控制的高速列车主动悬架横向振动控制系统,通过MATLAB仿真生成关系曲线,验证了模糊PID控制算法具有更好的控制效果。     

高速列车多目标约束横向半主动控制算法研究

传统的高速列车横向半主动控制研究,主要以提高车体横向运行平稳性为目的;但车体与各部件之间通过二系悬挂与一系悬挂连接传递相互耦合振动作用,因此半主动控制在改善车体横向平稳性的同时,将导致构架横向振动和轮轨横向作用加剧,从而使得列车脱轨系数增大,列车运行安全性能变差;针对这一问题,提出在虚拟惯性阻尼半主动控制和脱轨安全半主动控制的基础上,设计两个控制回路的多目标约束下的混合半主动控制算法,在实现列车横向半主动控制提高平稳性的同时,控制脱轨系数的恶化,从而同时提高列车平稳性和脱轨安全性能;并利用Simpack建立了某型高速列车多刚体动力学模型,联合Matlab/Simulink建立了联合仿真分析系统对车体横向半主动控制进行研究;结果表明:采用多目标约束半主动控制算法后,车体横向振动加速度峰值和均方根值分别降低了36%和34%,平稳性改善了15%,脱轨系数减小了17%;可见采用多目标约束半主动控制算法不仅能够有效抑制车体横向振动,改善列车运行平稳性,而且还能减小列车脱轨系数,提高列车运行安全性。     

高速列车转向架的主动稳定性研究

提出了基于构架横向振动的高速列车稳定性主动控制方法,讨论了采用惯性作动器控制构架横向振动,以及对动力转向架驱动系统采用主动弹性悬挂这两种实施方式.以车辆蛇行稳定性指标和控制力作为两个目标函数,利用遗传算法(NSGA-II)来优化控制参数和驱动系统悬挂参数.研究表明构架横向振动控制可以有效地提高转向架蛇行稳定性.同时发现当直接反馈构架状态实现构架振动控制时,控制系统时滞易导致系统失稳,因此提出一种通过反馈附加振子状态的方法来减小时滞的影响,合理的附加振子悬挂参数有利于提高车辆系统稳定性.较硬的附加振子可提高转向架控制系统的蛇行临界速度裕度,但会导致控制系统在一定的时滞内出现不稳定的现象.因此,在优化附加振子悬挂参数时,必须同时兼顾转向架蛇行稳定性和控制系统稳定性.本文对于涉及的350 km/h高速列车转向架,得出了附加振子的最佳固有频率和阻尼比.     

半主动悬挂系统模糊控制系统设计研究

阐述了我国高速列车横向悬挂采用半主动悬挂控制横向振动问题的必要性.介绍了高速列车横向半主动悬挂控制所采用的模糊控制方法,并进行了模糊控制系统的设计.     

光纤陀螺捷联系统振动误差补偿研究

针对舰船振动环境对光纤陀螺捷联系统性能的影响,提出基于神经网络的非线性数学补偿方案。对加速度计信息作傅里叶分析,进行振动特征提取;利用提取的振动特征值作为输入向量进行BP神经网络训练,建立光纤陀螺误差输出模型;对陀螺进行在线补偿,减小振动引起的漂移误差,提高了捷联系统初始对准精度。     

基于振波法的多绳提升机钢丝绳张力测试系统研究

针对传统的提升机钢丝绳张力振波法手感测量结果不准确的问题,提出了采用传感器代替手感测量振波周期,并选测第二个振波周期为张力计算依据的方案,详细介绍了基于传感器和单片机的多绳摩擦提升机钢丝绳张力测试系统的硬件、软件设计。基于传感器和单片机的多绳摩擦提升机钢丝绳张力测试系统既克服了人为因素的影响,提高了张力测量结果的准确性,又保留了振波法测量方便的优点。     

GPS时间同步的无线多点爆破振动监测系统

提出一种方便爆破现场测试振动效应的无线测试系统方案.每个测试节点采用3通道并行数据采集得到3个方向的振速值,采用通用GPS接收器的lpps脉冲来实现多节点的数据同步采集;控制器采用低功耗的FPGA;无线通信由nRF24LE1和nRF24LU1+来实现.该系统通过USB连入PC机,并利用VC++编写软件来实时显示和分析波...     

一种光纤光栅振动与温度同时区分测量的解调方法

研究了一种可实现振动与温度同时区分测量的光纤光栅解调方法。利用放大自发辐射光源在1 530 nm附近有一段线性区做边缘滤波器进行滤波解调,用匹配光栅将传感器中的温度与振动信号区分开而实现两者的区分测量。实验证明了此方案的可靠性,解调系统的静态波长灵敏度为1 785.6 mV/nm,波长和温度的分辨力分别达到了0.56 pm和0.044℃。该解调系统结构简单、成本低、分辨率高,可以实现对温度与振动同时监测的工程应用。     

Vibration control of load for rotary crane system using neural network with GA-based training

A neuro-controller for vibration control of load in a rotary crane system is proposed involving the rotation about the vertical axis only. As in a nonholonomic system, the vibration control method using a static continuous state feedback cannot stabilize the load swing. It is necessary to design a time-varying feedback controller or a discontinuous feedback controller. We propose a simple three-layered neural network as a controller (NC) with genetic algorithm-based (GA-based) training in order to control load swing suppression for the rotary crane system. The NC is trained by a real-coded GA, which substantially simplifies the design of the controller. It appeared that a control scheme with performance comparable to conventional methods can be obtained by a relatively simple approach. This work was presented in part at the 13th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 31–February 2, 2008     

基于DSP与ARM的煤矿设备振动监测系统设计

针对煤矿设备振动监测中常用的采集卡与工控机方案成本高、体积大、灵活性差的问题,介绍了一种以TMS320C6713B DSP和LPC2468 ARM双CPU为核心,结合高速AD转换芯片、双口RAM等硬件组成的煤矿设备振动监测系统的设计方案。该系统利用DSP对采集的大容量振动数据进行频谱和包络谱分析处理,采用ARM实现参数设置、数据存储与传输等功能。试验结果表明,该系统的振动测试误差小于5%,且满足煤矿设备振动监测的实时性要求。     

Closed‐loop input shaping control of vibration in flexible structures using discrete‐time sliding mode

Input shaping technique is widely used in reducing or eliminating residual vibration of flexible structures. It is easy to implement and achieve the exact elimination of the residual vibration if the dynamics of the system are known accurately. However, it is not very robust to parameter uncertainties and external disturbances. In this paper, a closed‐loop input shaping method is developed for reducing or eliminating residual vibration of flexible structure systems with parameter uncertainties and external disturbances. The algorithm is based on input shaping control and discrete‐time sliding mode control. It is shown that the proposed scheme guarantees closed‐loop system stability, and yields good performance and robustness in the presence of parameter uncertainties and external disturbances as well. The selection of switching surface and the existence of sliding mode are two important issues, which have been addressed. The knowledge of upper bound of uncertainties is not required. Furthermore, it is shown that increasing the robustness to parameter uncertainties does not lengthen the duration of the impulse sequence. Simulation results demonstrate the efficacy of the proposed closed‐loop input shaping control scheme. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

利用内置导轨的清洁机器人垂直运动控制

针对建筑物表面清洁机器人(BFMR)容易受环境和振动影响、运行稳定性差等问题,设计了安全稳定的控制系统.在垂直和水平机器人的对接过程中,利用导轨制动系统抑制冲击,并利用再平层过程补偿机器人内置导轨与建筑物表面导轨之间的定位误差.此外,利用提出的振动抑制系统,根据钢丝绳动态属性的状态估计值,控制钢丝绳的加速度,对环境噪声产生的振动进行抑制,提高垂直机器人垂直运动的稳定性和可靠性.实验结果表明,本文设计的控制系统能够有效降低振动影响,具有可行性.     

机械振动信号远程测试与处理技术的研究

针对机械振动信号远程测试系统服务器组建的问题;对Matlab Web Server技术进行了研究,并利用该技术将Matlab的计算、图形展示功能与Web服务器的网上信息浏览服务的功能进行结合;给出了一套振动信号远程测试与处理系统的组建方案;用户使用该系统通过Internet对转子实验台进行远程操作实验;结果表明,利用该系统实现了对远程转子实验台的信号采集与分析处理;该技术的应用增强系统的可操作性,丰富了系统功能,简易了系统开发的难度,同时降低了对用户的要求。     

基于PC声卡的振动测量系统与技术

多媒体声卡技术的发展,使得基于声卡的信号产生和数据采集成为可能。通过对振动测试系统的分析,提出了一套以计算机声卡作为激励源和采集模块组建振动教学实验系统的方案,阐述了计算机声卡的基本原理、软件结构,并对系统中的多声卡访问控制技术、共享多线程技术等关键问题进行了论述。