基于磁流变阻尼器的铁道车辆结构振动半主动控制

在建立铁道车辆柔刚体系统垂直动力学模型的基础上,应用独立模态空间控制理论和最优控制理论,对影响车辆垂直运行平稳性的车体低阶弯曲结构振动和浮沉、点头等刚体振动进行控制。根据铁道车辆悬挂系统的特点,提出采用磁流变阻尼器作为作动器,以降低车体垂直加速度进而改善运行平稳性为目标的半主动控制策略,来实现在性能改善和能量消耗之间的协调,在ADAMS和Matlab/Simulink?环境下,应用机械系统和控制系统联合仿真技术,对采用半主动控制策略的整车性能进行仿真研究。仿真结果显示该半主动控制策略能较好地抑制车体第一阶弯曲模态的结构振动,并可改善车辆运行平稳性,针对铁道车辆系统的磁流变阻尼器在设计上是可行的。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬挂控制实验研究

将磁流变阻尼器应用于半主动悬挂系统。建立了基于磁流变半主动悬挂系统的二自由度1/2车体的履带车辆振动模型。应用LQR最优控制理论,提出了一种基于磁流变阻尼器的履带车辆半主动控制策略,并在振动实验台上进行了半主动控制实验,模拟了车辆通过正弦路面的情形,结果表明,应用该控制策略能得到良好的减振效果。     

履带车辆磁流变半主动悬挂系统控制算法研究

将磁流变阻尼器这种智能阻尼减振装置应用于车辆悬挂系统中，构成了新型的半主动悬挂系统。建立了1／2车体动力学动模型。研究了瞬时最优控制（IOC）和经典线性最优控制（COC）两种控制算法及其实现问题。通过对某型履带车辆在典型沙土路面激励下的振动响应进行仿真，得出了不同控制策略下车体的响应情况。比较分析表明，两种控制策略下磁流变半主动悬挂系统都有着较好的减振效果。     

基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统半主动控制

将磁流变阻尼器应用于履带车辆的悬挂系统中,研究了磁流变阻尼器在不同电流下的力学特性和耗能特性。建立了履带车辆二自由度车体振动模型,提出了基于线性二次型(LQR)最优控制理论的半主动控制算法。对典型沙土路面激励下履带车辆悬挂系统的半主动控制效果进行了仿真,与被动及开关控制的减振效果进行比较,得出了车体振动加速度、线位移、角加速度和角位移的响应曲线。结果表明,该控制算法对基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统有着很好的控制效果。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬挂系统模糊控制策略

建立了磁流变阻尼器和1/2车辆半主动悬挂系统模型,并对该系统设计了一种模糊控制策略。充分利用Mat-lab/Simulink仿真平台对基于磁流变阻尼器的半主动悬挂系统进行仿真分析。结果表明,较被动悬挂系统,该半主动悬挂系统很好地抑制了车身浮沉振动加速度,显著改善了车辆乘坐舒适性。     

一种新型的磁流变阻尼器及其在半主动控制车辆悬架中的应用研究

研制了一种新型的磁流变阻尼器 ,进行了阻尼器的阻尼特性试验。在性能试验的基础上 ,提出了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性滞回模型。采用磁流变阻尼器实现车辆悬架系统半主动控制 ,提出一种基于最优控制理论的半主动控制方案 ,给出了悬架系统在B级公路路面激励下控制数值仿真结果。结果表明基于最优控制理论的半主动控制磁流变阻尼器有明显的控制效果 ,可以有效地提高车辆的乘坐舒适性 ,具有良好的应用前景。     

加速度输入的履带车辆悬挂系统LQR控制建模与仿真

建立了以加速度作为路面激励输入信号,且考虑非悬置质量的履带车辆二自由度二分之一车辆力学模型,选定状态变量,推导出悬挂系统状态方程和振动微分方程。基于线性二次型(LQR)最优控制理论的主动控制算法得出最优控制力,依据磁流变阻尼器半主动限界Hrovat控制算法追踪最优控制力,实现悬挂系统磁流变阻尼半主动控制。对典型正弦路面激励下履带车辆悬挂系统的主动、半主动控制效果进行了仿真,并与被动控制效果进行比较。结果表明,建立的力学模型可信,算法能很好控制车体位移和加速度。     

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...     

基于ADAMS的载重汽车半主动悬架磁流变减振系统研究

为改善车辆悬架系统的刚度和阻尼特性,通过分析载重汽车半主动悬架系统的运动,建立了半主动悬架磁流变减振器阻尼力设计模型,确定了磁流变阻尼器的结构参数、控制策略,应用ADAMS软件仿真分析了磁流变连续可变阻尼半主动悬架的动力学响应。仿真结果表明,磁流变阻尼器具有很好的阻尼减振效应。利用磁流变液体的表观黏度随外加磁场变化阻尼可变的特性,控制半主动悬架的刚度和阻尼规律,实现了载重汽车的自适应减振,有效改善了车辆的行驶平顺性及操纵稳定性。     

磁流变阻尼器力学特性及其在车辆悬挂系统中的应用

对磁流变阻尼器的力学特性进行了理论分析和实验研究，得出了其阻尼力与电流、振动速度和振幅等因素之间的变化关系，并将该阻尼器应用于车辆悬挂系统中，建立了基于该阻尼器的履带车辆振动模型，提出了相应的半主动控制算法，对路面激励下悬挂系统的控制效果进行了仿真，结果表明，将磁流变阻尼器应用于履带车辆的悬挂系统可以大大减小车体响应，有着广阔的工程应用前景。     

Semi-active control to reduce carbody vibration of railway vehicle by using scaled roller rig

As train operating speeds increase, upgrading the performance of the railway vehicle has been required. To improve the ride comfort related to vibration, researches to replace the conventional passive suspension with (semi)active suspension have been carried out. For the purpose of vibration reduction, the magneto-rheological (MR) damper has been widely applied in automobile or anti-vibration areas, but it hasn??t yet been applied to railway vehicles. In this study, skyhook control with the MR damper was applied to the 1/5 scaled railway vehicle model on roller rig to suppress the lateral vibration of the carbody. For the 1/5 scaled prototype model of the railway vehicle, the dimensions of railway vehicle were scaled down by similarity method. Both numerical analysis and experiments to control the carbody lateral vibration were conducted and compared. The possibility of improving both the ride comfort and running stability of the railway vehicle by using the semi-active control was discussed in detail.     

自适应磁流变悬架半主动控制研究

针对目前应用于汽车悬架系统的磁流变减振器工作时需要外部电源和控制设备的问题,设计了一种新型磁流变减振器,该减振器在无需外部电源和控制设备的条件下实现了对振动的自适应控制。研究了该减振器的结构特征和电能收集理论模型,并进行了模拟仿真。利用该减振器构建了无需外部电源和控制设备的汽车自适应磁流变悬架半主动控制系统,在1/4悬架实验台上进行了实验研究,实验结果表明,该控制系统是可行的,明显提高了汽车行驶的平顺性。     

基于磁流变减振器的汽车悬架振动控制

分析了磁流变减振器特性,为了抑制汽车磁流变悬架的振动,提出了一种含有控制级和协调级的分级模糊控制。在控制级,把天棚、地棚混合控制策略与模糊智能控制策略相结合,设计了1/4车辆垂直振动的半主动模糊智能控制器;在协调级,设计了整车控制的协调器,根据反馈变量对整车4个独立模糊智能控制器输出参数进行调整。把某微型汽车的4只被动减振器改装成磁流变减振器,搭建了磁流变悬架全车测控系统,运用设计的分级模糊控制器,进行了平顺性随机输入实车道路试验。试验结果表明对汽车磁流变悬架的垂直振动进行分级模糊控制是可行的,能有效提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

基于模糊PID算法的汽车半主动悬架振动控制

选择了某微型汽车悬架的磁流变减震器为研究对象,运用汽车动力学理论建立了1/4汽车半主动悬架控制系统动力学模型,基于模糊PID控制算法设计了模糊PID控制器.车辆在不同路面输入谱和不同行驶速度下,以悬架的簧载质量加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷3个基本参数来表征磁流变半主动悬架系统的振动特性,运用Matlab/Simulink软件对该悬架系统进行仿真研究,仿真结果表明,当汽车在不同等级的路面上行驶时,随着车速的提高,采用模糊PID控制半主动悬架汽车的簧载质量加速度和悬架动挠度的幅值相对于被动悬架均明显减小,表现出了良好的控制效果.轮胎动载荷与被动悬架的幅度大体相当,偶尔还比被动悬架幅值高,但综合来看,模糊PID控制器能更好地减小汽车振动,进一步提高汽车的乘坐舒适性.结果同时也说明了模糊PID控制具有很好的鲁棒性.采用磁流变减振器的半主动悬架系统有效地改善了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性.     

Semi-active Sliding Mode Control of Vehicle Suspension with Magneto-rheological Damper

The vehicle semi-active suspension with magneto-rheological damper(MRD) has been a hot topic since this decade, in which the robust control synthesis considering load variation is a challenging task. In this paper, a new semi-active controller based upon the inverse model and sliding mode control(SMC) strategies is proposed for the quarter-vehicle suspension with the magneto-rheological(MR) damper, wherein an ideal skyhook suspension is employed as the control reference model and the vehicle sprung mass is considered as an uncertain parameter. According to the asymptotical stability of SMC, the dynamic errors between the plant and reference systems are used to derive the control damping force acquired by the MR quarter-vehicle suspension system. The proposed modified Bouc-wen hysteretic force-velocity(F-v) model and its inverse model of MR damper, as well as the proposed continuous modulation(CM) filtering algorithm without phase shift are employed to convert the control damping force into the direct drive current of the MR damper. Moreover, the proposed semi-active sliding mode controller(SSMC)-based MR quarter-vehicle suspension is systematically evaluated through comparing the time and frequency domain responses of the sprung and unsprung mass displacement accelerations, suspension travel and the tire dynamic force with those of the passive quarter-vehicle suspension, under three kinds of varied amplitude harmonic, rounded pulse and real-road measured random excitations. The evaluation results illustrate that the proposed SSMC can greatly suppress the vehicle suspension vibration due to uncertainty of the load, and thus improve the ride comfort and handling safety. The study establishes a solid theoretical foundation as the universal control scheme for the adaptive semi-active control of the MR full-vehicle suspension decoupled into four MR quarter-vehicle sub-suspension systems.     

Intelligent semi-active vibration control of eleven degrees of freedom suspension system using magnetorheological dampers

A novel intelligent semi-active control system for an eleven degrees of freedom passenger car’s suspension system using magnetorheological (MR) damper with neuro-fuzzy (NF) control strategy to enhance desired suspension performance is proposed. In comparison with earlier studies, an improvement in problem modeling is made. The proposed method consists of two parts: a fuzzy control strategy to establish an efficient controller to improve ride comfort and road handling (RCH) and an inverse mapping model to estimate the force needed for a semi-active damper. The fuzzy logic rules are extracted based on Sugeno inference engine. The inverse mapping model is based on an artificial neural network and incorporated into the fuzzy controller to enhance RCH. To verify the performance of the NF controller (NFC), comparisons with existing semi-active techniques are made. The typical control strategy are linear quadratic regulator (LQR) and linear quadratic Gaussian (LQG) controllers with clipped optimal control algorithm, while inherent time-delay and non-linear properties of MR damper lie in these strategies. Simulation results demonstrated that the NFC has better control performance and less control effort than the optimal in improving the service life of the suspension system and the ride comfort of a car.     

轨道车辆车体磁流变弹性体吸振器的建模与仿真

以降低城市轨道交通车辆车体的垂向振动、提高乘客舒适度为目的,根据动力吸振器理论及磁流变弹性体刚度可调的特性,设计一种并联安装在车体底部的半主动式磁流变吸振器。为保证磁流变吸振器工作性能稳定,分析磁流变吸振器的磁路结构,利用多元回归分析法拟合励磁电流对磁流变弹性体工作区磁场强度的影响关系,提出励磁电流对磁场强度的控制算法。针对城轨车辆工况变化频繁、车体振动特性复杂的特点,建立对车体宽频振动适应性强的磁流变吸振器系统,研究其对车体垂向减振特性的影响,并利用Sperling指标验证了磁流变吸振器系统的减振能力。结果表明,所设计的磁流变吸振器结构紧凑且安全性高,对车下剩余空间的利用具有合理性;所建立的磁流变吸振器系统振动频带宽,可与车体始终处于谐振状态,使车辆的运行品质时刻保持在优级。论文的工作为利用磁流变弹性体的轨道车辆车体半主动式吸振器的应用提供了参考依据。