高速动车组与常导磁浮车辆制动系统差异分析

中国轨道交通发展历经几代技术沉淀和创新,取得了令人瞩目的成就.列车速度越高,对制动系统的要求也就越高,凸显出制动系统在轮轨交通系统的关键地位,其性能直接影响到车辆系统的安全性及舒适度.基于对目前国内主流高速动车组制动系统以及常导高速磁浮车辆的制动系统原理、组成及技术特点对二者加以分析、对比,并对速度提升后应用工况和环境...     

小型车辆转向制动工况下基于车轮侧向受力的制动力分配优化

针对采用4轮盘式制动器的小型乘用车辆提出在转向制动工况下的参考评价指标和优化制动性能表现及建模的思路,并对该车辆在该工况下的制动动力学性能进行分析,借助MSC Adams建模和仿真计算,评价当前设计的制动系统的性能表现,并根据车轮的侧向受力对制动力分配提出优化方案. 针对当前大部分研究将优化与仿真放在成品阶段,改进空间较小的情况. 本文在概念设计阶段就提出优化方案和设想,并通过MSC Adams的仿真计算进行检验,最终得到最佳的制动方案.     

液压混合动力履带车辆联合制动模糊控制

针对液压混合动力履带车辆联合制动系统,为了实现制动过程平稳性,提出了基于制动力分配原则的模糊控制策略.首先在MATLAB中建立了能量再生制动系统和机械制动系统以及车辆动力学仿真模型,然后设计了以制动力分配系数为控制变量的联合制动模糊控制器,给出了模糊控制规则,建立了控制系统仿真模型,并在不同制动强度条件下对车辆制动过程进行仿真.仿真结果表明,联合制动模糊控制系统能够有效回收制动能量,同时与PID控制相比明显改善和提高了履带车辆制动过程稳定性.     

电-液复合制动系统的控制策略多目标优化

研究电动汽车电机制动+EHB复合制动系统性能优化问题,提出理想制动力分配控制策略。分析制动时各环节的约束条件:制动法规的约束、电机特性的约束、制动稳定性的约束以及制动舒适性的约束条件,然后运用ISIGHT软件进行优化设计。再运用SIMLINK软件建立动力学和控制模型,选取上海典型城市公交循环工况,进行仿真。与并行制动控制策略比较,优化后的理想制动力分配策略不仅很大程度上提高制动能量回收效率,而且大大提高制动效能和制动平顺性。     

动车组电空制动协调控制优化研究

分析现有动车组电空制动控制系统中的制动力分配策略,针对动车与拖车电空制动力施加不均的问题,提出一种电空制动协调控制优化策略。采用动车电制动优先的控制原则,并根据载重反比分配拖车与动车所需施加的空气制动力。以CRH2型动车组中一动一拖为基本单元,利用Matlab／Simulink软件对列车在不向制动工况进行仿真,结果表明,基于载重反比分配制动力的电空制动协调优化控制策略可有效提高列车制动效率,减小动车与拖车的车轮踏面磨损。     

高速列车自适应制动控制

针对传统控制方法难以保证高速列车在复杂多变的运行条件下的速度跟踪和安全、平稳停车问题,提出了一种基于间接模型参考自适应的高速列车制动控制策略.通过分析列车制动系统的工作流程,建立了具有未知参数的列车制动系统模型,并采用间接模型参考自适应控制(MRAC)方法设计了高速列车自适应制动控制策略,实现了对给定速度曲线的渐进跟踪.为了验证上述方法的有效性,以CRH380AL型动车组作为研究对象,利用MATLAB软件进行数值仿真.仿真结果表明,即使存在未知系统参数,基于间接模型参考自适应的高速列车制动控制策略仍然可以实现列车在制动过程中对目标速度的渐近跟踪,进而保证列车的安全可靠运行.     

高速AWID车辆车轮独立制动控制研究

全部车轮均独立驱动/制动(AWID)的车辆比非独立驱动/制动的车辆在高速工况下具有更优越的动力、机动和操纵性能,论文对车轮独立制动控制问题进行研究;首先建立车轮独立制动的数学模型,简单介绍轮胎LuGre动态模型;然后分析制动控制的目标,设计控制系统结构和自抗扰控制器;最后对动态期望滑移率下的车轮制动控制进行仿真;结果表明,所设计的自抗扰控制器可以实现强鲁棒和高精度的车轮独立制动控制。     

分布式多轴车机电复合制动系统的拓扑结构方案及制动性能分析

分布式驱动多轴车机电复合制动系统,可充分利用其各轮电机再生制动的性能,改善整车的制动性能.应用多轴车悬架变形协调的力学模型,计算不同制动强度下制动过程中的轴荷转移,设计基于ECE法规的多轴车各轴间制动力分配系数;建立包含气制动迟滞特性在内的多轴车机电复合制动系统的联合仿真模型,制定基于规则的串联式复合制动系统的控制逻辑...     

地铁列车制动力再分配优化控制研究

针对现有地铁列车在电-空制动力分配控制策略中没有充分考虑各轴应施加制动力存在差异的问题,对制动力再分配优化控制算法进行了研究。在对电制动优先的电-空制动力协调分配算法进行分析的基础上,以北京某地铁列车中2动1拖基本制动单元为研究对象,基于轴重转移原则,提出了根据各轮对所承受压力的大小按比例再分配空气制动力的优化控制算法,并通过Matlab/Simulink软件对地铁列车处于不同制动工况下制动力的再分配情况进行了仿真和分析。仿真结果表明,基于轴重转移的各轴空气制动力再分配优化控制策略有助于改善列车防滑性能、提高列车平稳制动的效果,达到了预期目标。     

柔性轮对结构振动对车辆动力学性能的影响

为研究轮对柔性对车辆动力学的影响,建立高速列车轮对的有限元模型,对轮对进行自由模态分析.通过模态综合法获取柔性轮对模态信息,应用多体系统动力学理论建立柔性轮对-刚性轨道接触力学模型;建立包含高速旋转柔性轮对的车辆-轨道耦合动力学模型,研究高速列车在直线和曲线通过时轮对结构振动对车辆动力学性能的影响.结果表明:轮对的结构振动对轮轨接触点位置、蠕滑率、蠕滑力和脱轨因数等均产生较明显的影响,但是对轮重减载率影响较小,因此应采用更加精确的柔性轮轨耦合模型研究轮轨相互作用、轮轨滚动接触疲劳和轮轨噪声等.     

Adaptive neuro-fuzzy wheel slip control

Due to complex and nonlinear dynamics of a braking process and complexity in the tire–road interaction, the control of automotive braking systems performance simultaneously with the wheel slip represents a challenging problem. The non-optimal wheel slip level during braking, causing inability to achieve the desired tire–road friction force strongly influences the braking distance. In addition, steerability and maneuverability of the vehicle could be disturbed. In this paper, an active neuro-fuzzy approach has been developed for improving the wheel slip control in the longitudinal direction of the commercial vehicle. The dynamic neural network has been used for prediction and an adaptive control of the brake actuation pressure, during each braking cycle, according to the identified maximum adhesion coefficient between the wheel and road surface. The brake actuation pressure was dynamically adjusted on the level that provides the optimal level of the longitudinal wheel slip vs. the brake pressure selected by driver, the current vehicle speed, the brake interface temperature, vehicle load conditions, and the current value of longitudinal wheel slip. Thus the dynamic neural network model operates (learn, generalize and predict) on-line during each braking cycle, fuzzy logic has been integrated with the neural model as a support to the neural controller control actions in the case when prediction error of the dynamic neural model reached the predefined value. The hybrid control approach presented here provided intelligent dynamic model – based control of the brake actuation pressure in order to keep the longitudinal wheel slip on the optimum level during a braking cycle.     

ISG混合动力汽车制动力动态协调控制策略研究

本文针对混合动力汽车的制动过程能量回馈效率不足进行分析.以ISG技术的中度混合动力汽车为平台,通过分析混合动力汽车前、后轮制动力分配以及摩擦制动力和再生制动力的合理分配,建立了基于制动安全性和高效制动能量回收的动态协调再生制动控制策略模型,并在不同的路况下进行仿真分析和修正.仿真结果表明,制动力动态协调控制策略与原有传...     

基于动力学模型的汽车制动稳定性虚拟展示

现有3D引擎的物理模型不能真实反映车辆制动时的运动状态。为此,提出一种汽车制动稳定性虚拟展示系统。建立汽车动力学模型,包括四轮车辆模型和车轮轮胎模型,利用上层仿真软件对动力学模型进行运算和虚拟场景渲染,给出车轮状态和虚拟仪表的展现方法,并基于3D引擎设计虚拟展现系统。实验结果表明,该系统能同时观测整车及车轮的运行状态,实时再现制动过程中车轮抱死、车身横摆侧滑的行为,其动力学模型能够满足虚拟展现对画面渲染的实时性、连续性要求。     

基于DSP的飞机全电刹车测试系统的设计与实现

介绍了在飞机全电刹车测试系统中,应用高性能F2812 DSP,根据飞机动力学模型,模拟飞机刹车过程的真实环境,从而测试全电刹车系统的性能.实验结果表明,此系统能够准确可靠地向控制器实时传送飞机速度以及机轮角速度,较好地模拟了刹车过程的外部环境,实现了预定的测试功能.     

电动汽车低速电气制动防抱死功能的研究

研究电动汽车制动防抱死功能优化问题,电动汽车在冰雪路面上进行纯再生制动时,驱动轮极有可能抱死,从而造成车辆操纵稳定性下降。为解决上述问题,根据驱动电机在基速以下的调速特性,提出了调压调速型电气ABS模型。以单轮电动汽车模型为研究对象,设计了以车轮滑移率为控制目标的滑动模式防滑控制器。在Matlab/Simulink环境下建立了电气ABS仿真模型,仿真结果表明所建模型具有良好的稳定性;同时表明制动过程由初期的反接制动、为主体的中期再生制动及后期的反接制动构成;且制动精度明显高于传统ABS。研究结果对电动汽车再生制动系统的设计具有一定的参考价值。     

Evaluation of antilock braking system with an integrated model of full vehicle system dynamics

Antilock braking system (ABS), traction control system, etc. are used in modern automobiles for enhanced safety and reliability. Autonomous ABS system can take over the traction control of the vehicle either completely or partially. An antilock braking system using an on–off control strategy to maintain the wheel slip within a predefined range is studied here. The controller design needs integration with the vehicle dynamics model. A single wheel or a bicycle vehicle model considers only constant normal loading on the wheels. On the other hand, a four wheel vehicle model that accounts for dynamic normal loading on the wheels and generates correct lateral forces is suitable for reliable brake system design. This paper describes an integrated vehicle braking system dynamics and control modeling procedure for a four wheel vehicle. The vehicle system comprises several energy domains. The interdisciplinary modeling technique called bond graph is used to integrate models in different energy domains and control systems. The bond graph model of the integrated vehicle dynamic system is developed in a modular and hierarchical modeling environment and is simulated to evaluate the performance of the ABS system under various operating conditions.     

Evaluation of antilock braking system with an integrated model of full vehicle system dynamics

Antilock braking system (ABS), traction control system, etc. are used in modern automobiles for enhanced safety and reliability. Autonomous ABS system can take over the traction control of the vehicle either completely or partially. An antilock braking system using an on–off control strategy to maintain the wheel slip within a predefined range is studied here. The controller design needs integration with the vehicle dynamics model. A single wheel or a bicycle vehicle model considers only constant normal loading on the wheels. On the other hand, a four wheel vehicle model that accounts for dynamic normal loading on the wheels and generates correct lateral forces is suitable for reliable brake system design. This paper describes an integrated vehicle braking system dynamics and control modeling procedure for a four wheel vehicle. The vehicle system comprises several energy domains. The interdisciplinary modeling technique called bond graph is used to integrate models in different energy domains and control systems. The bond graph model of the integrated vehicle dynamic system is developed in a modular and hierarchical modeling environment and is simulated to evaluate the performance of the ABS system under various operating conditions.     

低附着路面的弯道制动控制策略研究

为了解决车辆在低附着弯道路面制动中载荷转移造成的汽车失稳问题,建立7自由度整车模型。通过分析整车弯道制动过程的动态特性,推导出制动力与滑移率的关系,提出了纠正转向中车辆失稳的措施,设计了以滑移率为主的门限值控制方法。仿真验证了该方法能够有效提高制动稳定性。     

基于干扰估计的非对称运动下飞机刹车系统模型预测控制

针对飞机在非对称运动下的双侧机轮协调控制问题, 提出一种基于滑模干扰估计的模型预测控制方法. 首先, 通过对飞机制动过程横纵方向力矩机理分析并分别考虑左右机轮对刹车性能的影响, 建立全面刻画系统动态的地面滑跑动力学模型. 在此基础上, 设计滑模观测器对侧风干扰进行实时估计, 利用补偿机制实现对侧风扰动的有效抑制. 此外, 提出基于前轮荷载状态门限特征和结合系数阈值范围特征的分析方法, 解决切换跑道环境辨识问题. 设计非线性模型预测算法, 实现飞机纵向防滑刹车和横向跑道纠偏的协调控制. 最后, 在侧风干扰、跑道切换以及不对称着陆等情况下进行仿真实验, 验证了所提出的控制策略能够有效提升刹车系统的防滑效率及纠偏性能.