高速列車主動(dòng)懸掛多速率控制方法研究.pdf

1、隨著高速列車速度的不斷提升，人們對(duì)列車減振降噪技術(shù)有了更高的要求。擯棄傳統(tǒng)被動(dòng)懸掛，采用主動(dòng)懸掛技術(shù)已成為當(dāng)前列車發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而，列車主動(dòng)懸掛作為一個(gè)以計(jì)算機(jī)為控制核心的主動(dòng)減振系統(tǒng)，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在這樣復(fù)雜的多變量計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)各處都采用單一的采樣周期是不現(xiàn)實(shí)的，而一般較短的采樣周期可得到較好的控制品質(zhì)，但這將提高振動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和造價(jià)。因此，為了解決上述問(wèn)題，本文開(kāi)展高速列車主動(dòng)懸掛多速率控制方法研究，設(shè)計(jì)

2、多速率采樣數(shù)字控制器，以期優(yōu)化列車主動(dòng)懸掛減振性能，提高乘客乘坐舒適性。
　　采用軌道垂向與橫向隨機(jī)不平順激擾作為高速列車的干擾激勵(lì)，以列車單節(jié)車輛為研究對(duì)象，分別建立以車體質(zhì)心垂向位移和車體點(diǎn)頭角位移為輸出變量的高速列車車輛垂向主動(dòng)懸掛連續(xù)時(shí)域系統(tǒng)模型，以及以車體橫向側(cè)滾角位移為輸出變量的橫向主動(dòng)懸掛連續(xù)時(shí)域系統(tǒng)模型。通過(guò)系統(tǒng)階躍不變離散化方法，將上述連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程離散化。采用多速率數(shù)字系統(tǒng)提升技術(shù)，分別獲得垂向和橫向主動(dòng)懸掛

3、多速率系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)空間模型。
　　根據(jù)一般離散化系統(tǒng)可控可觀測(cè)性判據(jù)，計(jì)算分析列車垂向和橫向主動(dòng)懸掛多速率系統(tǒng)的可控可觀性。接著，探討開(kāi)閉環(huán)極點(diǎn)分布情況，分析考慮模型攝動(dòng)以及含時(shí)滯的主動(dòng)懸掛多速率系統(tǒng)穩(wěn)定性條件。最后，進(jìn)行了連續(xù)時(shí)域、離散單速率和多速率三種不同系統(tǒng)控制前的輸出性能對(duì)比仿真，結(jié)果表明主動(dòng)懸掛多速率系統(tǒng)相比離散單速率系統(tǒng)，振動(dòng)控制性能和響應(yīng)速度都得到了較好的提高。
　　利用遺傳算法工具箱，優(yōu)化選取加權(quán)矩陣Q、

4、R值。針對(duì)垂向和橫向主動(dòng)懸掛連續(xù)時(shí)域系統(tǒng)、離散單速率系統(tǒng)和多速率系統(tǒng)，分別求解出各自的最優(yōu)反饋加權(quán)矩陣，獲得三種不同振動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)最優(yōu)控制器。SIMULINK對(duì)比仿真分析三種系統(tǒng)質(zhì)心垂向位移、點(diǎn)頭角位移以及側(cè)滾角位移控制輸出效果，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制器是有效的，且施加控制后的結(jié)果也表明多速率數(shù)字系統(tǒng)在控制性能上的優(yōu)越性。最后基于電磁阻尼原理，搭建電磁阻尼主動(dòng)懸掛的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)，開(kāi)展單速率和多速率采樣下的實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究。結(jié)果表明多