基于两级气压伺服系统的高速受电弓主动控制研究

针对弹性链型悬挂接触网利用有限元法建立接触网模型,采用多体动力学建立受电弓模型,通过接触力元将接触网和受电弓进行耦合建立弓网耦合模型.然后建立气压伺服系统数学模型,根据车速信号采用比例控制策略控制升弓气囊提供弓网静态接触压力,根据采集得到的动态接触力信号采用模糊控制策略控制空气弹簧提供动态接触压力的补偿力.作动器分别作用于下臂杆和弓头悬挂,通过底架上的低频调节和弓头上的高频调节两级方式,主动控制接触压力,实现高速受电弓的稳定受流.     

降低弓网磨耗的受电弓主动控制策略研究

为了减少受电弓与接触网的磨耗,延长弓网使用寿命,同时保证弓网受流质量,在载流摩擦磨损理论、控制理论和微控制技术基础上,提出一种基于接触网磨损量检测和弓网接触压力受控的受电弓主动控制策略,并从软件方面对控制系统受到的电磁干扰进行防护设计。受电弓采用该主动控制策略,能明显降低弓网的磨损量,有效控制弓网接触压力的波动,提高和改善高速机车的受流质量。     

计及幅频特性的多体受电弓参数匹配

针对受电弓的非线性特性对受电弓-接触网系统（以下简称弓网系统）的性能造成的影响,基于拉普拉斯变换和数值方法,建立了一种多体受电弓-接触网耦合动力学模型。分析了多体受电弓参数对受电弓幅频特性的影响,根据分析结果,对接触压力波动的原因进行了分析,提出了一种减小接触压力波动的策略。将受电弓的非线性运动方程在平衡位置处进行高阶展开,得到等效模型。将受电弓不同参数对接触压力的影响进行对比,得出所有参数中弓头刚度和框架质量敏感度最高,并进行了单变量匹配和多变量匹配,对比得出多变量匹配效果更优。仿真结果表明参数优化后受电弓接触压力波动明显减小,受流质量明显提高。     

列车受电弓振动控制方法研究

针对列车受电弓振动控制方法进行研究。针对二元受电弓模型,建立基于牛顿第二定律的动力学方程。采用磁流变阻尼器对弓网接触力波动进行控制。采用变论域模糊控制器作为控制算法。仿真研究结果表明:随着列车运行速度的提高,弓网接触力波动越明显,研究的受电弓振动控制方法相比传统的模糊控制以及被动控制方法作用下接触力不平均系数明显降低。将磁流变阻尼器安装于上框架与弓头之间工况相比安装于框架底座与下框架之间时,接触力不平均系数有所降低,弓网接触力波动更低。     

基于气动系统的受电弓主动控制试验装置的研究

为改善弓网动态特性,使受电弓对于接触网具有良好的跟随性,减少离线和拉弧,保证弓网受流质量,该文提出了一种基于气动系统的旨在实现弓网良好接触的控制方案.以受电弓抬升气压为控制目标的思路下,设计开发了以气动系统为主动执行器的主动控制系统,并以最新的国产试验性高速列车受电弓V500为对象进行了试验.试验结果表明引用气动系统主动控制技术后,弓头和接触线的接触压力达到设计要求,且具有良好的跟随性,基本达到试验要求.     

受电弓状态反馈线性化主动控制方法研究

在三元弓网耦合动力学模型基础上,利用非线性系统的微分几何理论,通过微分同胚映射,建立弓网耦合振动系统全局输入-输出线性化模型,提出一种基于状态反馈线性化的弓网系统全局线性化主动控制策略。该控制策略的整定参数集可以通过经典零极点配置控制理论进行优化设计,克服了既有主动控制策略对关键参数经验估计和经验知识积累依赖的不足。同时,研究对比表明,相较于LQR最优控制策略,全局线性化主动控制策略作用下的弓网接触压力标准差下降了30%以上,并且对期望弓网接触压力均值的有更好的跟踪效果,验证了该控制策略的优越性。     

一系垂向减振器角度对高速车辆运行性能的影响

利用SIMPACK多体动力学软件建立某高速动车组拖车模型,研究一系垂向减振器纵向、横向倾斜角度对该拖车模型非线性临界速度、直线轨道上的平稳性及曲线通过能力的影响。研究结果表明:一系垂向减振器倾斜角度对车辆稳定性和平稳性影响较大,对曲线通过性能影响较小。     

计及接触线脉动风激励的受电弓主动控制研究

针对外部环境脉动风激励对弓网耦合系统动态耦合性能造成的影响,提出了一种受电弓变论域模糊分数阶P ID主动控制方法.修正了脉动风激励下的简化弓网模型,分析了脉动风激励在接触线产生的抖振力,得到了不同风攻角和风速下的弓网系统接触压力.将接触压力误差及误差变化率作为变论域模糊分数阶P ID控制的输入,实时调整P ID参数.利用论域伸缩因子调整模糊控制论域,提高了模糊控制精确性.利用Oustafod滤波器有理化了分数阶微积分算子,提高了PID控制器灵活性.仿真结果表明,设计的控制器在脉动风环境下能有效减小接触压力波动,降低弓网离线率,提高了系统的鲁棒性.     

弓网接触力长短时记忆网络预测的 受电弓主动控制与仿真

针对列车高速行驶时弓网系统接触力波动剧烈影响受流质量的问题,充分利用长短时记忆网络对时序预测的优势,提出了弓网接触力长短时记忆网络预测的受电弓主动控制方法。首先以二元受电弓模型作为研究对象,建立其动力学方程,并对其模型进行仿真得到接触力波动数据。然后,将仿真得到的接触力数据作为训练样本输入长短时记忆网络中建立预测模型,以预测下一时刻接触力。最后,以接触力预测值和期望值的差值作为目标控制力输出至磁流变阻尼器,由磁流变阻尼器提供控制力作用到受电弓,从而抑制接触力的动态波动以提高提高列车受流质量。通过实验证明,所提方法对弓网接触力控制更加准确,且大幅降低弓网接触力波动标准差,降幅超过70.13%,且规避了弓网系统离线情况的发生,验证了所提方法在改善弓网受流质量上的稳定性和优越性。     

弓网接触力的区间二型模糊PID半主动控制

针对不确定性条件下轨道交通列车弓网接触力改善的问题,首次提出了 一种基于区间二型模糊PID(IT2F-PID)的受电弓半主动控制方法.首先,建立了三元弓网半主动控制模型.其次,设计了 IT2F-PID半主动控制器,并且与一型模糊PID(T1F-PID)和PID半主动控制器对弓网接触力的控制效果进行对比分析.进一步考虑受电弓存在模型不确定性和外部扰动的问题.最后,以DSA380型受电弓为对象进行仿真实验验证.实验结果表明:当列车运行速度为200 km/h和300 km/h时,相较于被动控制,IT2F-PID半主动控制算法作用下的弓网接触力标准差分别降低了18.21％和24.91％,能有效改善弓网受流质量.另外,与主动控制相比,设计的半主动控制器具有所需能量更少的优点,而且拥有更好的处理模型不确定性以及抗扰动能力.