城軌車輛垂向振動魯棒控制研究.pdf

1、城軌車輛的迅猛發(fā)展給人們出行提供了諸多便利，為經濟區(qū)域化的形成奠定了堅實的交通基礎。與此同時，車輛結構振動也隨之加劇，引發(fā)了一系列的不良影響。改善轉向架性能的主動控制方法是解決上述問題的主要途徑之一，國內外學者在主動懸架控制方面做了大量的研究工作。由于運行車輛本身就是一個復雜的不確定系統(tǒng)，在建模時又不可避免地造成一些不確定性，導致最終得到的車輛模型存在諸多不確定性。本文考慮到車輛在運行過程中存在的外部干擾和車輛結構參數攝動變化等問題，分

2、別采用魯棒H∞和μ控制原理設計魯棒控制器，對車輛振動進行控制抑制，提高車輛運行平穩(wěn)性、乘坐舒適性，同時延長車輛零部件和軌道路基的使用壽命、降低對周圍環(huán)境的影響具有重要的意義。
　　本研究首先對引起車輛振動的根源進行系統(tǒng)的分析，利用離散傅立葉變換法將頻域軌道譜轉化成時域形式的軌道不平順。另一方面，在分析城軌車輛振動原理的基礎上，應用哈密爾頓原理建立6-DOF車輛垂向振動模型。將軌道不平順作為外部輸入，對城軌車輛振動狀況進行仿真分析，

3、并采用Sperling平穩(wěn)性能指標對振動狀況進行評價。其次，在建立城軌車輛模型的基礎上，選用車體相對前、后轉向架的振動位移作為檢測量，車體浮沉振動加速度、浮沉振動位移和點頭振動轉角作為被控輸出，考慮到名義對象忽略的不確定性和控制系統(tǒng)的性能要求，選取適當的權函數建立 PS/T廣義對象模型，在運用線性矩陣不等式(LMI)給出魯棒H∞控制器存在條件的基礎上，對其進行凸優(yōu)化處理求解魯棒 H∞控制器來抑制車體垂向振動，提高車輛的運行品質和運行安全

4、，并在Matlab環(huán)境下進行仿真驗證。最后，考慮到城軌車輛在運行過程中車輛振動參數攝動變化的問題，主要針對簧上質量、彈簧剛度等參數的攝動，利用線性分式變換LFT對車輛垂向振動模型進行不確定分析，運用結構奇異值變換將模型中攝動參數隔離出來，采用D-K迭代法求解垂向振動魯棒μ控制器。為了增強控制器的工程可實現性，應用Hankel范數逼近法對控制器進行降階處理。以軌道高低不平順作為外部激勵對所得到的控制器進行仿真分析，驗證分析魯棒μ控制器的魯