高速列车横向悬挂控制方式及半主动减振器

通过对列车横向悬挂方式的分析和比较，阐明了我国高速列车横向悬挂系统采用半主动悬挂控制的必要性。在此基础上，论述了高速列车横向半主动悬挂控制所采用的控制方法，并进一步给出了用于实现此控制方法的半主动减根器的结构和工作原理。     

高速列车横向半主动油压减振器研究

高速列车悬挂系统要求能根据列车运行状况实时调整减振器的阻尼特性，文中提出了一种通过对高速开关阀施行PWM控制以调节阻尼，从而实现半主动控制的列车横向油压减振器。     

高速列车会车横向冲击的半主动控制研究

铁路高速化使得车辆在行驶过程中受到的气动冲击加剧,严重影响车辆的乘坐舒适性。为了改善高速列车乘坐的舒适性,研究了高速列车会车横向冲击的半主动控制方法。建立车辆系统动力学模型,分析会车振动的传递特性和天棚阻尼控制方法的局限性,针对会车横向振动特性提出会车横向冲击半主动控制方法,对车辆气动冲击进行控制。利用计算机仿真方法验证会车控制的效果。结果显示,控制后由会车气动冲击引起的车辆横向振动平均减幅达到35%～45%。     

反比例溢流阀式高速列车横向半主动悬挂系统研究

介绍了高速列车横向半主动悬挂控制所采用的控制方法,并给出了相应的半主动减振器的结构和工作原理.通过与普通电磁比例溢流阀的比较,阐明了使用反比例溢流阀的优势.     

半主动悬挂高速列车稳定性研究

运用非线性分叉理论,对半主动高速列车的蛇行运动稳定性开展了全面研究。建立高速列车模型、半主动减振器模型、半主动控制器模型,并在此基础上构建半主动高速列车联合仿真模型系统。详细分析高速列车动力学系统中影响稳定性的主要非线性特征:轮轨接触几何非线性和抗蛇行减振器非线性。利用演算法计算不同非线性特征组合下的高速列车在采用被动悬挂和采用半主动悬挂系统时的蛇行运动分叉特征,并与线路试验进行对比。结果显示,半主动悬挂系统对采用阻尼型抗蛇行减振器并匹配以大锥度踏面的车辆的稳定性影响不大。半主动悬挂会使采用摩擦型抗蛇行减振器匹配以小锥度踏面的车辆的稳定性有所降低但不影响正常使用。半主动悬挂会使采用摩擦型抗蛇行减振器匹配以磨耗状态的小锥度踏面的稳定性显著下降。因此在高速列车设计中应根据车辆悬挂系统特点,谨慎选用半主动悬挂,在服役过程中亦应关注轮轨关系的变化对半主动悬挂车辆稳定性的影响。     

列车横向半主动悬挂控制策略及其油压减振器控制机理研究

介绍了列车横向半主动悬挂的基本控制策略及其改进,分析了一种半主动减振器的基本原理及对控制阀的设计要求,对半主动减振器的研究应用具有一定的指导意义.     

高速列车弹性车体垂向振动控制

建立包含车体弹性的高速列车单车刚柔耦合动力学模型.针对车体垂向振动,分别在一系悬挂和二系悬挂系统中采用半主动控制策略,研究控制策略对车辆运行平稳性的影响.结果表明,二系天棚阻尼半主动控制与二系阻尼连续可调型半主动控制均能有效降低车体低频处的刚性振动,相对而言,前者对于低频振动抑制效果更佳,但对较高频率的弹性振动无明显作...     

高速列车横向悬挂系统振动结构研究

研究了高速列车横向悬挂系统的振动结构。为了抑制列车横向振动,提高平稳性,分析了列车横向悬挂系统振动结构的主要矛盾和相互关系。采用Simulink仿真软件建立了17个自由度的列车横向悬挂系统车体模型,以加速度功率谱密度函数为依据,建立了关系函数,对横移、侧滚、摇头振动和前、后端转向架横向合成振动指标相互关系进行了分析。结果表明,列车在高速情况下,在最令人敏感的低频段,摇头振动是引起列车横向振动的主要因素;随着速度的提高,主要影响因素从摇头振动向横移和侧滚振动发生着量的变化。     

基于最优控制理论的高速列车车下悬吊系统半主动悬挂

针对高速列车服役环境的复杂性,造成车体振动幅值增大和旅客乘坐舒适性降低等问题。基于LQR算法的最优控制理论,提出车下悬吊系统安装半主动悬挂的思路,并建立考虑车体弹性和车下悬吊设备的高速列车垂向耦合振动模型,分析LQR算法的加权系数R对车体减振的影响规律,并对比分析被动悬挂和半主动悬挂的车体振动控制效果。研究结果表明,以降低车体弹性振动为控制目标,减小加权系数R有利于降低车体的弹性振动,而且当加权系数减小至1×10^-5时,车体弹性振动会出现明显的降低,但是不会对车体的刚性振动产生影响;半主动悬挂对车体振动控制的效果与车体弹性振动能量密切相关,车体弹性振动能量越大,半主动悬挂的控制效果越好;当车体出现弹性振动时,半主动悬挂的车体减振效果明显优于被动悬挂,在车体弹性振动最明显的速度级下,半主动悬挂下的车体振动RMS值降低了约一半。通过半主动悬挂对车体减振效果的研究,为工程化应用提供了理论支撑。     

高速列车二系横向阻尼改变对轮轨磨耗影响研究

当列车偏离设定运行速度时,车体横向振动变差,被动悬挂系统阻尼值预先设定,难于满足要求。采用迭代寻优控制算法,车体横向平稳性提高,乘客舒适性得到较好改善;但导致轮轨磨耗加剧,严重影响行车安全性,同时增加旋修带来的经济损失。进一步分析二系横向阻尼改变对车体平稳性和轮轨磨耗的影响,同时考虑车体横向振动和轮轨磨耗,100km/h速度时,建议二系横向阻尼的调节范围为(15~30)k N.s/m;300km/h速度时,建议其范围为(30~45)k N.s/m。为列车参数优化、安全运行提供理论指导。     

半主动空气悬架的非线性特性及控制算法研究

在分析空气弹簧刚度特性的基础上,建立了阻尼可调半主动空气悬架1/4车模型.针对系统的非线性特性强的特点,同时兼顾平顺性和操纵稳定性,选取理想的混合天地棚控制器作为参考跟踪模型,设计滑模变结构控制器,以弥补传统控制理论处理非线性问题时的不足.运用广义误差方程控制滑动模态,确定切换面参数,选择趋近律削减抖振现象并推导出实时...     

汽车磁流变半主动悬架控制策略对比研究

在分析磁流变减振器的结构与原理的基础上,建立起较为简化的汽车磁流变减振器数学模型。同时,建立了1/4汽车半主动悬架系统动力学模型及路面谱模型;分别设计了基于磁流变半主动悬架系统的天棚控制器、地棚控制器、PID控制器及模糊控制器,并利用Matlab/Simulink软件进行了仿真试验对比研究。在天棚控制策略下,车身加速度降低16.32%,悬架动挠度降低16.91%;在地棚控制下,车身加速度降低11.29%,悬架动挠度降低2.94%;在PID控制下,车身加速度降低79%,悬架动挠度反而上升73%;在模糊控制下,车身加速度降低21%,悬架动挠度降低12%,轮胎动载荷降低5%。结果表明,模糊控制磁流变半主动悬架有效减小了车身加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷,明显地提高了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性。     

半主动油气悬架PID闭环控制研究

以半主动油气悬架1/4车辆模型为研究对象,提出了基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统。以上车振动速度和加速度为模糊控制器的控制变量,悬架的最优控制力为模糊控制器的控制输出,以悬架上、下车的振动位移和速度为PID闭环反馈,通过理论计算得到系统中连续可调阻尼阀产生的实时阻尼力,从而实现对油气悬架的PID闭环控制。结果表明基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统在车辆行驶平顺性和稳定性方面与被动油气悬架和采用模糊控制的半主动油气悬架相比具有较好的综合控制性能。     

半主动空气悬架减振支柱机理与建模研究

半主动空气悬架可根据行驶工况调节悬架参数,提高车辆的综合性能。通过解剖某型半主动空气悬架减振支柱,了解其内部结构与阻尼调节原理。利用台架试验获得了该减振支柱的刚度特性与阻尼特性,可以实现阻尼状态的四级可调。建立减振支柱各组成部分的数学模型,该模型能够很好地描述减振器支柱在四个阻尼状态下的力学特性,可通过参数β反映减振器的阻尼调节动态性能,并仿真分析了参数β对减振器响应特性的影响,为半主动空气悬架控制策略的开发提供了依据。     

半主动悬架馈能器设计及其馈能特性研究

提出了一种直线电机与可调阻尼减振器集成的车辆悬架振动能量回收方案,设计了可以将振动能量转化为电能的半主动悬架馈能器(SASR),基于圆柱坐标系对SASR用筒式永磁直线电机进行了解析分析,并与基于Ansoft的有限元结果进行对比,解析结果与有限元仿真结果吻合,验证了解析计算方法的正确性。在此基础上,探讨了电机工作速度和永磁体长度对SASR馈能特性的影响,确定了使SASR馈能性能达到最优的永磁体长度。最后,分析了SASR在随机路面激励下的馈能效果,验证了回收悬架振动能量的可行性。     

汽车主动悬架控制策略的研究

为比较最优控制、模糊控制和PID控制在主动悬架控制中的控制效果,设计了不同控制方法下的主动悬架控制器,利用ADAMS虚拟样机软件建立简化后的1／4车辆主动悬架机械模型,并和MATLAB／Simulink进行联合仿真分析,对仿真结果进行比较,指出了不同控制方法的优缺点。     

半主动空气悬架的滑模变结构控制

建立了空气悬架汽车2自由度1/4车数学模型,利用极点配置法和等效控制法分别设计了滑模切换面函数和滑模控制器。在MATLAB/SIMULINK环境下研究了滑模控制器对车身垂向加速度,悬架动挠度和车轮动载荷在时域和频域上的作用效果,并以Fuzzy-PID控制的空气悬架系统为参考模型验证了滑模变结构控制器的有效性。仿真结果表明:所设计的空气悬架滑模控制器性能稳定,在时域分析中,滑模变结构控制使得所研究的空气悬架系统各项评价指标均下降30%左右,在频域分析中,比较Fuzzy-PID控制滑模变结构控制也表现出了优越的性能,使空气悬架系统隔振性能明显改善。     

基于T-S模型和PID控制的车辆半主动悬架仿真比较研究

路面的不平度是行驶的车辆所受主要激励源之一,因此,把积分白噪声随机路面输入模型的建立作为基础,建立了四分之一车辆2自由度半主动悬架的运动微分方程。在此基础上,设计了车辆半主动悬架系统PID控制器;针对车辆半主动悬架运动存在非线性的特点,运用T-S模糊控制理论,构建了车辆二自由度半主动悬架系统的T-S模型。运用MATLAB/Simulink仿真软件,实现了PID控制和T-S模糊控制仿真模型并输出其仿真比较图形,进行了两种控制算法的车辆平顺性性能评价指标的均方根值的比较分析,结果表明所设计的T-S模糊控制器在提高车辆的平顺性方面,与PID控制相比,控制效果有了明显的改善。     

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.     

轻型货车电动助力转向系统控制策略研究

针对货车EPS系统控制精度不足及整车操纵稳定性有待提升的问题,以某轻型货车为研究对象,设计了高精度的EPS系统控制策略并分析了该系统对车辆控制稳定性的影响。建立了整车动力学模型并在特定工况下对控制策略进行仿真和分析,结果表明控制效果良好,验证了控制策略的正确性;在加入回正、阻尼控制之后,整车稳定性得到了显著提高,有效抑制了回正超调和回正不足。基于dSPACE搭建了EPS系统的快速控制原型仿真试验台,对设计的EPS系统控制策略进行了实时仿真测试试验,结果表明基本助力控制、回正控制及阻尼控制性能均达到了要求,对后续轻型货车EPS系统的进一步开发提供了参考依据。