半主动控制与时滞对高速铁道车辆平稳性、稳定性及安全性的影响

分析了半主动控制及时滞对高速铁道车辆运行平稳性、运动稳定性和安全性能的影响。首先利用多体动力学技术建立了62个自由度的高速铁道车辆非线性模型,并在此基础上设计了基于Bouc-Wen立方修正模型的磁流变阻尼器和半主动控制器,最后利用ADAMS+MATLAB联合仿真的方法分析了半主动控制与时滞对铁道车辆动力学性能的影响。结果表明,半主动控制可以有效提高车辆运行平稳性和安全性能,但会在一定程度上降低车辆的运动稳定性。随着时滞量的增加,半主动控制作用下的动力学性能并非逐渐恶化,而是呈波浪形变化,且在100~200 ms和400~500 ms时滞范围内最差。半主动开关控制及其改进型在有无时滞考虑时控制效果不同,这就更加证明了进行时滞分析的必要性     

基于改进型天棚阻尼控制算法的馈能式半主动油气悬架系统

为了在改善车辆平顺性的同时获得较好的馈能效果,基于液-电馈能式油气悬架系统中液压马达排量对车身垂向加速度和馈能功率的影响,提出一种改进型天棚阻尼半主动控制算法。在馈能式油气悬架的1/4车辆模型中,以随机路面为激励信号,对被动控制、传统天棚阻尼半主动控制和改进型天棚阻尼半主动控制三种控制方算法的进行了仿真对比。结果表明:与另外两种控制算法相比,改进型天棚阻尼半主动控制算法有效地兼顾了车辆的平顺性的和悬架的馈能功率。     

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。     

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。     

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。     

超导电动磁悬浮列车次级悬挂半主动控制研究

为了提高超导电动磁悬浮列车的乘坐舒适性,建立了由三辆车体与四台转向架铰接式组成的14自由度超导电动磁悬浮列车垂向-俯仰动力学模型,以轨道随机不平顺时间序列作为激励,本文通过研究车体垂向速度和垂向加速度的耦合作用规律,提出了改进天棚阻尼半主动控制方法。通过建立仿真模型,对比分析了天棚阻尼和改进天棚阻尼两种半主动控制方法应用于超导电动磁悬浮车辆次级悬挂的减振效果。结果表明,在改进天棚阻尼控制作用下,编组车辆中间车体质心处的垂向加速度和俯仰加速度的均方根值相比被动控制分别降低了19.77%和17.34%;在获得相同减振效果的前提下,相较于天棚阻尼半主动控制方法,改进天棚阻尼控制半主动方法作用下输出控制力的峰值减小了12.8%,因此改进天棚阻尼控制方法控制效果更佳,减振效率更高,更适用于车辆振动的控制。     

基于时滞半主动控制的起落架摆振反共振峰优化EI北大核心CSCD

考虑在飞机起落架上加装磁流变减摆器并考虑摆振过程中存在的时滞问题,利用时滞半主动控制来达到降幅优化的目的。首先,为了排除量纲的影响使得到的结果更能描述客观普遍规律,对摆振方程组无量纲化处理后分析了无量纲磁流变阻尼器阻尼系数对摆振振幅的影响;然后,为了进一步降低幅值,设计优化准则将反共振峰幅值限制在足够小的范围内。在摆振方程组中引入时滞半主动控制项,提出了一种求解时滞动力学方程的特征方程的数学方法,利用时滞半主动控制可将反共振峰幅值控制在较低水平且几乎消除了第二个共振峰。最后,在频域和时域上做了验证与对比分析,证明了计算的正确性和时滞半主动控制减振效果的优越性。     

高速车辆横向减振器模糊天棚半主动控制研究

为了研究减少高速列车运行中车体横向振动,利用ADAMS/Rail与Matlab建立了联合仿真高速列车车辆动力学模型,并利用开关型天棚控制算法和连续型天棚控制算法对高速列车车辆横向减振器进行了半主动控制仿真研究.结果表明：开关型天棚控制算法简单实用,但控制效果逊于连续型天棚控制算法,还有可能发生颤振;连续型天棚控制算法控制效果好,但对系统的实时性和减振器结构的要求较高.针对这2种控制器的优缺点,同样基于上述模型,结合模糊理论和天棚速度阻尼控制,开发了一种新的控制方法,经研究表明,该控制方法具有很好的控制效果,并能弥补上述2种方法的不足.     

磁流变半主动悬架的泰勒级数-LQG时滞补偿控制方法

提出一种泰勒级数-LQG控制方法进行磁流变半主动悬架时滞补偿控制。该方法利用泰勒级数对LQG控制求取的理想控制力进行时滞补偿,以使磁流变减振器的实际输出力逼近理想半主动控制力。在解析直接结合泰勒级数的LQG控制不能正常工作原因的基础上,提出了一种实用的泰勒级数-LQG控制设计方法,使得LQG控制结合泰勒级数之后LQR函数能够顺利运行。针对时滞较大时泰勒级数对控制的放大现象,并考虑到磁流变减振器性能和成本之间的平衡,以满足99%的减振控制要求确定磁流变减振器库伦阻尼力的幅值。以Smith Predictor-LQG(SLQG)控制方法为比较对象,通过仿真实例验证了泰勒级数-LQG控制方法具有良好的磁流变半主动悬架时滞补偿效果。     

基于改进遗传算法的半主动悬架系统模糊控制优化研究

该文利用ADAMS 软件建立了汽车半主动悬架系统多体模型,通过ADAMS/Control 模块将悬架模型从ADAMS/View中导入MATLAB/Simulink 环境中,然后,完成模糊控制器的设计。模糊控制器的模糊规则由Matlab语言编写的改进遗传算法进行优化,实现汽车半主动悬架系统多体模型模糊控制器的改进遗传算法优化设计。为了检验模糊控制器的控制效果和改进遗传算法的优化性能,在C级路面下,以25m/s和35m/s两种不同车速对半主动悬架系统和被动悬架系统进行对比分析。仿真结果表明:基于改进遗传算法的半主动悬架系统模糊控制能够显著改善汽车的行驶平顺性。     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架控制研究

研究了1/4车辆模型的半主动控制问题,采用一种改进的Bingham模型来描述磁流变阻尼力,研究了系统参数在共振域附近对振幅的影响,最后对比了采用该模型的磁流变阻尼器的被动控制、半主动开关控制以及采用传统阻尼器的被动控制在频域上的隔振效果,结果表明半主动非线性开关控制弥补了非线性被动控制的不足,使得系统在共振区和高频区上都有较好的隔振效果。     

半主动悬架控制的联合仿真

对某汽车的半主动悬架进行了联合仿真。首先,用ADAMS软件建立汽车悬架的多体动力学模型。其次,通过Matlab/simulink编写模糊控制算法。最后,通过连接Adams软件和对其进行联合仿真。将采用半主动悬架系统得到的仿真结果与采用被动悬架系统得到的仿真结果进行性能对比, 结果表明半主动悬架系统改善车辆的行驶平顺性。     

高速列车悬挂系统连续混合控制策略的设计与仿真分析

在传统开关型半主动控制方法的基础上,提出了一种线性连续型天棚-加速度阻尼(skyhook-acceleration driven damping,SH-ADD)控制算法,用于提高半主动悬架在中高频区域内的控制效果。以国内某型高速动车组列车为原型,建立了两自由度1/4车横向动力学模型,用于设计改进的线性连续型SH-ADD半主动控制策略。以乘坐舒适性为控制目标,分别采用单频谐波激励和宽频轨道不平顺激励进行仿真,对不同控制策略作用下的系统振动特性进行对比分析。采用整车模型对控制算法进行了舒适度验证。研究结果表明:相比改进前的控制策略,新型半主动控制策略在高频范围内的振动控制效果更好。     

半主动控制电流变液压悬置隔振性能仿真研究

对半主动控制式电流变液压悬置的结构及工作原理进行了描述,考虑阻尼通道及电流变液的特性,建立了该悬置的动力学仿真模型.选择模糊控制作为控制算法,通过仿真计算研究了该悬置的隔振性能.利用ADAMS软件,建立了汽车动力总成悬置系统的六自由度动力学模型,对采用半主动控制式电流变液悬置的动力总成系统进行了仿真研究,并将其结果与采用被动悬置的动力总成系统的振动特性进行了比较分析.研究结果表明:施加控制之后,动力总成的振动将大为降低,这说明采用半主动控制式电流变液压悬置能很好地改善悬置的隔振性能.     

用两种软件对比分析四缸发动机振源

针对某直列四缸发动机,利用MATLAB和ADAMS两种软件分别对其进行振源分析。首先通过理论分析初步确定该机的主要激振源:二阶往复惯性力和倾覆力矩,利用MATLAB软件对激振源的时频域特性进行研究。然后应用ADAMS软件对该发动机进行动力学仿真,在后处理中选择适当位置的测量信息,经过进一步分析确定该机的激振源类型及其时频域特性。将用ADAMS分析得到的结果与MATLAB分析得到的结果进行对比,其一致性良好,从而验证两种分析方法的正确性。分析结果为进一步对该发动机进行振源控制提供必要的数据参考。     

大跨度拱桥基于降阶模型的半主动鲁棒控制

将磁流变阻尼器用于拱桥的减震控制,首先在模态分析的基础上对大跨度拱桥进行模型降阶,以用于控制系统设计。为解决大跨度拱桥降阶控制中模型简化而导致的未建模频域不确定性所引起的溢出问题,采用基于混合灵敏度的鲁棒控制策略来消除溢出不稳定。结合基于Sign函数的半主动控制算法,建立了拱桥磁流变阻尼器半主动鲁棒控制策略。最后,以西藏尼木大桥作为算例,对该拱桥采用上述半主动鲁棒控制和LQG半主动控制方法进行了减震控制分析比较。数值分析结果表明,该方法与通常的LQG控制方法相比,能有效的抑制溢出,保证系统具有更好的鲁棒性能。