高速鐵道車輛半主動懸掛系統(tǒng)動力學(xué)建模優(yōu)化與仿真分析.pdf

1、隨著國內(nèi)外高速鐵路技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)旅客列車的運行速度不斷提高，既有線提速客車時速已超過200km/h，新建高速鐵路列車車速已達(dá)到300km/h以上。隨著列車速度的提高，輪/軌間作用不斷加劇，車輛運動穩(wěn)定性、運行平穩(wěn)性以及安全性能受到了嚴(yán)重威脅。如何在高速運行環(huán)境下有效抑制車體振動，減小蛇行運動幅值，提高乘客的乘坐舒適性能，增加安全裕量是一項重要的研究內(nèi)容。
　　本文以減小車體橫向振動、提高非線性臨界速度和增加安全裕量為目的，從高速

2、鐵道車輛建模、懸掛系統(tǒng)優(yōu)化、磁流變阻尼器建模與半主動控制角度，全面分析了基于磁流變阻尼器的半主動控制系統(tǒng)對高速運行狀況下的車輛動力學(xué)性能的影響情況。主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)為了找到最佳的懸掛匹配關(guān)系以同時保證鐵道車輛的運動穩(wěn)定性、運行平穩(wěn)性和曲線通過性能，首先采用ADAMS-Matlab聯(lián)合設(shè)計的方法建立高速鐵道車輛懸掛系統(tǒng)參數(shù)化模型，然后采用多目標(biāo)遺傳算法對懸掛系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采用平均值篩選法和容差設(shè)計方法在多組Pareto

3、解中找出最優(yōu)懸掛參數(shù)，使優(yōu)化后的懸掛系統(tǒng)在保證車輛具有良好運行平穩(wěn)性的同時，顯著提高模型的運動穩(wěn)定性和曲線通過性能。
　　(2)在獲得磁流變阻尼器力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用遺傳算法和非線性無約束最優(yōu)算法成功地對磁流變阻尼器Bouc-Wen模型進(jìn)行了參數(shù)識別，并對識別結(jié)果進(jìn)行了泛化性檢驗。針對力學(xué)模型模擬磁流變阻尼器逆向特性困難這一問題，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模擬磁流變阻尼器運行狀態(tài)與所需電流強度之間的非線性映射關(guān)系，并采用遺傳算法優(yōu)

4、化了逆向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的權(quán)值和閾值。最后將磁流變阻尼器正向、逆向模型成功應(yīng)用于1/4車半主動懸掛系統(tǒng)中，取得了很好的控制效果。
　　(3)針對半主動開-關(guān)控制易導(dǎo)致高頻顫振的缺點，分別建立了天棚阻尼控制、加速度阻尼控制、RS(Rakheja-Sankar)控制和天棚-加速度混合控制的連續(xù)型半主動控制策略，并分別采用1/4車模型和整車模型對高速運行狀況下的幾種半主動控制策略進(jìn)行了仿真分析。分析結(jié)果表明：天棚阻尼控制在低頻區(qū)控制效果好，

5、加速度控制在中、高頻區(qū)域控制效果好，而天棚阻尼-加速度混合控制兼?zhèn)涮炫镒枘峥刂坪图铀俣瓤刂频膬?yōu)勢。與普通半主動控制相比，連續(xù)型控制能將阻尼器狀態(tài)轉(zhuǎn)換時的大幅“跳動”現(xiàn)象大大減少，使不同狀態(tài)之間的切換更加平滑，有效緩解高頻顫振現(xiàn)象。
　　(4)建立更加接近真實狀況的基于磁流變阻尼器的高速鐵道車輛半主動懸掛系統(tǒng)，分析磁流變阻尼器及半主動控制策略對車輛系統(tǒng)的運行平穩(wěn)性、運動穩(wěn)定性和曲線通能力的影響。仿真結(jié)果顯示，連續(xù)型天棚加速度混合控制