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。     

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。     

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.     

铁路行车中的轮轨接触问题探讨研究

本文基于ANSYS12.0平台,考虑当前铁路运输的高速、重载工况,对轮轨接触问题进行了有限元模拟计算。通过对轮轨之间的不同摩擦因数情况进行分析,得到了对于工程制造具有指导意义的合适的摩擦因数。对列车在水平直轨道和弯道上两种工况下进行分析知道,轮轨之间的横向挤压是不可忽略的,横向挤压是影响列车安全性的重要因素。     

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。     

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。     

关联维数在高速列车运行状态评估中的应用研究

基于监测数据评估高速列车空气弹簧和横向减振器等关键部件的运行状态,针对车体横向加速度振动信号,本文提出了关联维数的列车状态评估方法,分析了车体横向振动特征,对时域信号进行了频谱分析,并进一步分析了关联维数。为了计算关联维数,需先对信号进行相空间重构,然后求出重构相空间的两个关键参数;用互信息量方法[1]求出最佳延迟时间和用CAO [2]方法求出最佳嵌入维数。通过对监测数据的关联维数分析,证明了该列车在四种不同标准状态下的工况具有明显不同的关联维数特征。因此,按照关联维数的大小,就可诊断出列车可能出现的故障。研究结果表明,关联维数分析方法在设备状态监测与故障诊断中,尤其是在非线性系统的故障诊断中显示出其独特的优势,具有较为广阔的应用前景。     

列车横向加速度传感器的误差补偿

提出了一种基于最小二乘法的加速度传感器误差补偿方法,用来提高列车横向加速度的检测精度。利用正弦信号对加速度传感器进行了性能测试,确定了放大器倍数,证实了加速度传感器输出信号在波峰和波谷处误差最大,误差与输入加速度信号的幅值成正比,与输入加速度信号的周期成反比。为了减少误差,对加速度传感器进行了误差补偿,推导了补偿器的数学模型,使用最小二乘法对模型参数进行了辨识,求出该模型最优的待定常量,确定了补偿器模型。针对典型的列车横向加速度检测系统,以采集的列车横向加速度为输入信号,利用实验来验证补偿器的有效性。实验结果表明,经过补偿后,加速度传感器输出信号误差明显减少,均方误差收敛到10－4。传感器的测量精度有了显著提高,完全满足工程要求。     

横风对高速列车气动性能的影响

随高速列车在横风下的气动特性急剧变化,安全问题十分突出。本文以京沪高铁CRH型动车组作为典型研究对象,建立三维模型,研究横风风速和列车车速对列车轮轨动力学的影响、单列高速列车在明线横风环境中运行的气动特性,从而得出如下结论：(1)列车在横向风中行驶时,选择列车的气动升力为例,以200 km/h和300 km/h运行的列车在风速从15.1m/s逐渐增加到30.0 m/s分别增加了340.6%和337.2%的气动升力;在风速为15.1 m/s, 22.2 m/s和30.0 m/s时,车速从200 km/h增加到300 km/h时,分别增加了18.3%、19.1%和20.1%的气动升力。由此可知,在横向风环境下列车车体所受的气动升力随着车速和风速的提高而逐渐增大。(2)在横风环境下,列车的迎风侧大部分区域受正压,背风侧大部分受负压,最大正压区域为头车鼻尖处,空气流速在列车上端拐角边缘最高。根据列车长度方向,列车两侧的压强差逐渐减少。通过对高速列车的气动特性进行研究,从而为高速列车风灾防治和运行安全管理提供参考,以及为制定具有自主知识产权的高速风灾安全预警控制系统提供了科学依据。     

基于EEMD的高速列车横向减振器故障的排列熵特征分析

针对高速列车转向架横向减振器状态监测数据的特点,提出了一种聚合经验模式分解和排列熵相结合的故障特征分析方法,用于在不同时间尺度下对信号进行复杂性分析。首先利用EEMD对横向减振器不同个数失效的7种工况信号进行分解,再用排列熵量化IMF的复杂度,得到多维特征向量集,最后采用支持向量机对故障状态进行分类识别。实验结果表明本方法对多个横向减振器失效的工况识别率最高可达100%,验证了排列熵特征对于高速列车横向减振器故障信号分析的有效性。     

一种微机械电场传感器的驱动控制分析与数值仿真

针对微机械电场传感器高真空金属封装中存在的电荷累积问题,根据传感器的静电驱动力原理,提出了利用屏蔽层活动结构的振动速度反馈信号结合差分梳齿来调节品质因数的方法。鉴于系统的高阶非线性,利用平均周期法分析了常压封装下自激驱动系统的起振条件和稳态振幅。理论和仿真分析表明,该方法是可行的。直流参考电压VR越大,反馈等效品质因数Q1越小,稳态振幅越大,起振稳定时间越短。时间常数τ越小,越利于抑制幅度的过冲。     

基于压电陶瓷的柔性机器人主动抑振控制策略研究

柔性机器人因其轻质、高效、低能耗等优点已被广泛应用于航空航天,工业制造等诸多领域。然而,柔性机构易产生弯曲变形,引起系统振动而大大降低机器人的工作精度。为提高柔性机器人的工作性能,多种抑振策略得以研究与应用。提出了基于压电陶瓷（PZT）的柔性机器人振动主动抑制策略。其中,PZT传感器和PZT制动器分别被用来检测和抑制柔性臂的振动。本文构建了基于PZT材料的单自由度柔性机械臂的理论模型,并获得了传感电压与制动电压的传递函数。设计了一个可变控制方案的抑振器以抑制系统在不同频率下的振动。在COMSOL中进行仿真,获得了系统的抑振率。根据仿真结果显示,柔性臂在前三阶振动下,臂的末端位移分别得到了57.04%,57.76%与58.96%的抑制;系统的动能得到了57.95%,71.19%与87.81%的抑制。     

变摩擦力下板带轧机垂扭耦合振动控制技术

当前对板带轧机垂扭耦合振动的控制过程未考虑变摩擦力的影响，无法对振动特性进行准确分析，导致控制效果不理想。提出一种变摩擦力下基于振动摩擦模型的板带轧机垂扭耦合振动控制技术。将垂扭耦合振动参数作为输入向量，理想状态下变摩擦力作为输出向量，确定垂扭耦合振动参数。采用遗传算法对已确定的最优垂扭耦合振动参数进行辨识，构建振动摩擦模型，完成对垂扭耦合振动特性的准确分析，解决控制过程中的变摩擦力影响问题。利用振动摩擦模型对系统位移响应和频域响应振动特性进行控制，实现板带轧机垂扭耦合振动的控制。与传统控制技术进行对比，得出实验结果，所提控制技术控制精度可达98%，能够减小控制过程的变摩擦影响，可对振动特性进行准确地准确分析，大大提高了控制精度。     

柔性智能结构的振动主动控制仿真和实验研究

基于模态坐标表示的含压电片结构横向振动系统方程,采用独立模态法直接针对系统的高阶模型设计控制律,利用劳斯判据证明由所设计的控制器引起的控制溢出可被有效抑制,极大地降低了由于模型降阶引起的误差。同时,对压电柔性悬臂梁的高阶振动模态进行主动控制仿真模拟和实验研究,结果表明施加主动控制后柔性悬臂梁的模态阻尼显著提高,受控悬臂梁的振动得到了快速抑制。仿真计算和实验结果取得了良好的一致性。研究结果表明,利用压电陶瓷作为驱动元件,采用独立模态控制法实现柔性结构的振动抑制是一种高效的振动主动控制方法,在航天航空等领域中     

电动汽车同步变速箱传动振荡抑制

针对电动汽车动力系统的简化模型,提出使用时滞滤波器减少动力系统中的传动振荡的方法。先将复杂的电机控制系统和变速传动系统简化成低阶(二阶)线性系统,通过实验估计系统参数,然后根据简化系统模型,依据时滞滤波器理论设计几种时滞滤波器。最后通过仿真和实验,验证时滞滤波器对传动振荡具有良好的抑制效果,间接说明时滞滤波器在汽车动力系统这类时变高阶系统中仍然能够滤除其中的二阶振荡环节。     

Modified PID Control of a Single-Link Flexible Robot

The use of flexible links in robots has become very common in different engineering fields. The issue of position control for flexible link manipulators has gained a lot of attention. Using the vibration signal originating from the motion of the flexible-link robot is one of the important methods used in controlling the tip position of the single-link arms. Compared with the common methods for controlling the base of the flexible arm, vibration feedback can improve the use of the flexible-link robot systems. In this paper a modified PID control (MPID) is proposed which depends only on vibration feedback to improve the response of the flexible arm without the massive need for measurements. The arm moves horizontally by a DC motor on its base while a tip payload is attached to the other end. A simulation for the system with both PD controller and the proposed MPID controller is performed. An experimental validation for the control of the single-link flexible arm is shown. The robustness of the proposed controller is examined by changing the loading condition at the tip of the flexible arm. The response results for the single-link flexible arm are presented with both the PI and MPID controller used. A study of the stability of the proposed MPID is carried out.     

某型车载遥控武器站发射动力学仿真分析

研究武器系统优化射击精度问题,膛口振动响应是影响武器射击密集度的重要因素,影响武器系统的战斗力。车载遥控系统能满足单发射击的精度,但连发时射击精度较差。为提高某型车载遥控武器站的连发射击密集度,建立了武器站的动力学模型,利用传感器(Sensor)和IF函数控制武器的连发射击动作,应用ADAMS软件进行了可视化发射动力学仿真。通过与实测结果的比较分析验证了仿真模型的正确性,比较不同发射工况下的武器膛口动力学特性曲线,得到了影响膛口振动的主要因素,对改善武器振动性能和提高武器射击密集度具有参考价值。     

自动增益控制在振动式微陀螺驱动中的应用

在振动式微陀螺的工作过程中,输入角加速度的变化将导致驱动轴振动幅值的变化,从而降低微陀螺的测量精度.文章研究利用自动增益控制技术使微陀螺驱动轴振动幅值保持恒定的方法,提出了合适的MIT自适应控制律,并且利用Simulink仿真验证了该方法的正确性与可行性,仿真结果表明,自动增益控制在提高微陀螺的测量线性度方面有显著作用.     

基于遥测技术的新型传感器柔性结构振动优化控制方法

为了提高新型传感器柔性结构振动抑制能力,提出基于遥测技术的新型传感器柔性结构振动优化控制方法。在速度坐标系、体坐标系下构建新型传感器柔性结构的振动动力学模型,采用卡尔曼滤波方法实现对新型传感器柔性结构振动参数的融合调节和小扰动抑制。采用气弹模态参数识别方法,进行新型传感器柔性结构的振动模态参数识别,提取新型传感器柔性结构振动特征量,采用遥测技术进行新型传感器柔性结构振动惯性参数识别,结合状态反馈调节方法进行稳定性控制,实现新型传感器柔性结构振动优化控制。仿真结果表明,采用该方法进行新型传感器柔性结构振动优化控制的自适应性较好,具有很好的振动抑制和控制能力。