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.     

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。     

履带车辆悬挂系统半主动控制仿真

磁流变减振器是一种新型的阻尼器,具有结构简单、响应迅速、出力大和耗能小等特点,通过改变线圈电流来调节其阻尼力,在结构振动半主动控制领域有着广阔的应用前景.该文将这种阻尼器应用于履带车辆悬挂系统的半主动控制中,建立出了二自由度1/2车体模型,采用最优控制算法,得出了悬挂系统的最优控制力,并采用控制系统仿真软件 MATLAB中的Simulink工具进行仿真计算,得出了被动悬挂与半主动悬挂车体垂直加速度和角加速度时域响应曲线.通过比较表明该悬挂系统半主动控制能使位移和加速度同时减少30%以上,具有较好的减振效果.     

履带车辆半主动悬挂计算机仿真研究

基于可调式半主动悬挂系统,以保持车辆悬挂性能最优或次优,可改善车辆振动环境。用动力学分析软件RecurDyn和控制分析软件Matlab／Simulink联合仿真,通过实体建模方法对高速履带车辆整车进行了被动和半主动悬挂对比仿真分析,研究结果表明,半主动控制通过悬挂阻尼力的变化改善车体振动效果明显,在高速履带车辆上采用可调阻尼式的半主动悬挂控制是可行和有效的。     

履带车辆半主动悬挂多体及控制联合仿真研究

在履带车辆悬挂系统线性振动模型基础上,证明了悬挂最优阻尼比的存在,提出了统计意义上的最优阻尼控制策略,即为履带车辆悬挂半主动控制的理论基础。通过基于多体动力学理论的虚拟样机方法对某型履带车辆整车悬挂系统进行了仿真研究,结合“机械系统＋控制系统”联合仿真技术,对比了该车分别采用被动悬挂和半主动悬挂时的动力学特性,得出了该履带车辆采用半主动悬挂可显著降低车辆振动加速度,提高车辆乘坐舒适性的结论。从而验证了多体理论和联合仿真技术在履带车辆半主动悬挂技术的可行性。     

军用履带车辆半主动悬挂系统最优控制研究

将磁流变阻尼器这种智能减振装置应用于履带车辆悬挂系统中,构成了新型的半主动式悬挂系统,研究了磁流变阻尼器的力学特性,建立了1／2车体振动模型,采用基于最优控制理论的半主动控制算法,确定了悬挂系统的最优控制力,并对典型沙土路面激励下,某型军用履带车辆半主动悬挂系统的垂直加速度、垂直位移、角加速度和角位移的响应情况进行了仿真分析,结果表明该控制算法有着很好的减振效果。     

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。     

具有模糊约束的广义预测控制在高速列车横向半主动悬挂控制系统中的应用

为了改善列车在高速运行状态下的平稳性以及提高乘坐舒适度．采用具有模糊约束的广义预测控制算法对17自由度的高速列车横向振动模型进行仿真分析,结果与传统被动悬挂方式进行比较,横向减振效果得到明显提高,具有较高的现实意义。     

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。     

一种改进的天棚半主动控制算法

针对传统天棚阻尼控制对参数可变的磁流变半主动悬挂系统不能进行有效控制的问题,设计了一种最小控制综合与天棚混合的控制算法;首先建立了理想天棚阻尼控制算法的模型,依据最小控制综合算法模型结构特点将理想天棚阻尼控制作为参考模型;然后依据磁流变阻尼器控制力特点,改进了最小控制综合算法的反馈控制方程,得到混合控制算法的控制律;最后对改进的算法进行了仿真分析;仿真结果表明,混合控制算法在悬挂系统参数发生变化的情况下能够有效降低车体加速度和车轮动载荷,具有较好的控制效果;所设计的改进的天棚半主动控制可以提高车辆的行驶平顺性,对被控系统参数的变化具有良好的适应性,具有较高的实用价值。     

基于GMA的列车主动悬挂系统垂向振动分析

针对列车被动悬挂系统对列车减振效果不明显的问题，提出一种超磁致伸缩作动器(Giant Magnetostrictive Actuator, GMA)用于主动悬挂系统中的方法。基于列车主动振动特性和超磁致伸缩作动器的磁致伸缩工作机理，搭建GMA为作动器的主动悬挂系统模型，通过MATLAB/Simulink仿真软件得到车体垂向振动响应。仿真结果表明，基于超磁致伸缩作动器的列车主动悬挂系统，与被动悬挂系统相比，抑制了列车垂向振动，列车垂向平稳性指标优化了12.62%,提高了列车运行品质。     

野草入侵模糊算法的半主动空气悬架研究

为了抑制由路面不平引起的车辆振动,结合磁流变阻尼器和空气弹簧的变阻尼/刚度特性,设计了含内置永磁体式磁流变阻尼器的半主动空气悬架系统.基于电磁学原理,对内置永磁体式磁流变阻尼器的力学特性建模.建立了1/4车辆二自由度动力学模型,并利用野草入侵算法对常规模糊算法规则进行优化,开发了野草入侵-模糊混合控制策略对内置永磁体磁流变阻尼器的空气悬架进行半主动控制.为验证该控制策略在磁流变空气悬架的半主动控制效果,进行了C级路面随机输入及凸块脉冲输入仿真分析,仿真结果可知,野草入侵-模糊控制策略能有效地提高半主动悬架系统的综合性能.并且通过台架试验进一步表明,利用该控制策略能够使车身振动加速度及悬架动挠度分别减小25.87%、35.13%.     

高速列车转向架的主动稳定性研究

提出了基于构架横向振动的高速列车稳定性主动控制方法,讨论了采用惯性作动器控制构架横向振动,以及对动力转向架驱动系统采用主动弹性悬挂这两种实施方式.以车辆蛇行稳定性指标和控制力作为两个目标函数,利用遗传算法(NSGA-II)来优化控制参数和驱动系统悬挂参数.研究表明构架横向振动控制可以有效地提高转向架蛇行稳定性.同时发现当直接反馈构架状态实现构架振动控制时,控制系统时滞易导致系统失稳,因此提出一种通过反馈附加振子状态的方法来减小时滞的影响,合理的附加振子悬挂参数有利于提高车辆系统稳定性.较硬的附加振子可提高转向架控制系统的蛇行临界速度裕度,但会导致控制系统在一定的时滞内出现不稳定的现象.因此,在优化附加振子悬挂参数时,必须同时兼顾转向架蛇行稳定性和控制系统稳定性.本文对于涉及的350 km/h高速列车转向架,得出了附加振子的最佳固有频率和阻尼比.     

基于自适应遗传算法的半主动悬架模糊控制研究

模糊规则的正确选择是半主动悬架模糊控制器设计的关键和难点,本文提出一种自适应地选择交叉概率和变异概率的遗传算法,以车身垂直加速度均方根值为优化目标,对汽车半主动悬架模糊控制规则进行优化,以达到提高半主动悬架模糊控制器的控制效果,改善汽车行驶平顺性的目的。为了证明该优化方法的可行性,将该自适应遗传算法优化的模糊控制器对汽车半主动悬架进行控制,并建立Matlab文本与Simulink相结合的仿真模型。仿真结果表明：优化后的半主动悬架车身垂直加速度均方根值减小,汽车行驶的平顺性得到了提高。     

汽车天棚控制半主动悬架模型仿真与性能分析

该文对比研究了天棚控制半主动悬架的动力学性能。在建立线性被动悬架、传统非线性弹簧悬架和天棚控制半主动悬架动力学模型的基础上。利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真,获得车身加速度时域频域响应特性、轮胎动载荷及悬架动挠度的时域特性,并对仿真结果进行了对比分析。天棚控制半主动悬架的阻尼系数通过估算确定。结果表明。半主动悬架有效地改善了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性,但其在衰减高频振动上仍存在不足。     

非线性半主动悬架系统模糊控制策略

为了实现复杂非线性车辆半主动悬架系统的减振控制,对整个系统的动力学特性和磁流变减振器的特性进行分析,得到期望的阻尼力变化趋势,并由此提出一种直接针对减振器电流的新型模糊控制策略.该策略构建了以车身加速度、减振器两端速度差以及悬架动行程作为输入的三维控制结构,并将其简化为二维结构,同时引入减振器的设计思想制定了非对称的模...     

斜拉索的磁流变半主动自适应控制器设计

考虑描述磁流变(MR)阻尼器力学行为的LuGre动态摩擦模型,建立了新的斜拉索-MR阻尼器系统模型,该模型能够很好地描述斜拉索-阻尼器系统的动态特性,且能够实时辨识MR阻尼器内部参数.对于新的系统模型,基于Lyapunov直接法设计了抑制斜拉索振动的半主动自适应控制方法;原系统可变换为带有小参数的奇摄动系统,采用奇摄动理论对该系统进行分析,得到了另一类半主动自适应控制方法.仿真结果表明提出的两种控制方法均能够很好地抑制拉索振动.     

基于天棚控制算法的磁流变半主动控制系统的研究

以天棚控制方法为理论基础,结合磁流变减振器的工作机制,建立了磁流变半主动悬架硬件结构系统,并通过在实车试验平台上实验分析了被动悬架和磁流变半主动控制悬架的平顺性。结果表明,相比于被动悬架,磁流变半主动悬架能够很好地抑制低频段车体垂直方向的加速度变化和振动幅值,从而提高车辆平稳性和舒适性。     

结构振动控制仿真分析软件TSHOW

介绍结构振动控制仿真分析软件TSHOW基于结构振动控制的算法和原理,建立了在无控、主动控制、隔振控制和半主动控制时结构运动的微分方程,并应用MATLAB控制系统工具箱（Control System Toolbox）中的函数,研制了仿真分析程序。对于实验结果,经TSHOW进行后处理,可以与仿真结果进行对比,从而分析控制实验的效果。仿真结果以图形方式显示,内容包括控制力时程、所选楼层的动力响应等,例如位移、速度、加速度时程。频域分析包括位移、速度、加速度的幅频响应曲线。所绘曲线的显示特性可以按照要求进行设置和调整。为了探求隔振层和控制装置的动力特性,利用图形技术,实现了层间恢复力-位移曲线的动态显示。     

列车横向振动与轨道不平顺输入关系研究

利用小波变换和互相关函数分析了列车横向振动与轨道不平顺输入之间关系。轨道不平顺输入引起了列车横向振动, 为了抑制横向振动并预测其变换规律, 需要研究两者之间关系。首先利用Simulink软件建立了列车横向系统模型, 模拟列车横移、侧滚和摇头振动信号; 然后利用小波变换和互相关函数分析了上述三种振动与轨道方向、水平不平顺输入之间关系。仿真结果表明, 水平不平顺与横移和摇头振动之间的互相关函数大于方向不平顺, 而方向不平顺与侧滚振动之间的互相关函数大于水平不平顺。结果证实了水平不平顺是引起列车横移和摇头振动的重要因素, 方向不平顺是引起列车侧滚振动的重要因素。