軌道車輛半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)魯棒非脆弱H∞控制研究與仿真.pdf

1、軌道車輛在運(yùn)行中受到軌道不平順等外界因素的影響，導(dǎo)致運(yùn)行品質(zhì)的下降。常見的半主動(dòng)懸掛控制算法大都基于較為精確的數(shù)學(xué)模型，而軌道車輛是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，且具有不確定性因素，這些約束限制了控制策略的抑振效果。常規(guī)魯棒H控制能夠充分考慮控制對(duì)象的不確定性因素，但未能分析控制器增益攝動(dòng)，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　本文充分考慮控制器增益攝動(dòng)，合理簡(jiǎn)化軌道車輛動(dòng)力學(xué)模型，針對(duì)搖頭運(yùn)動(dòng)及滾擺運(yùn)動(dòng)，分別設(shè)計(jì)了一種魯棒非脆弱H?控制器，并借助線

2、性矩陣不等式進(jìn)行求解，最后通過ADAMS-MATLAB聯(lián)合仿真驗(yàn)證控制器抑振效果等綜合性能，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，對(duì)軌道譜不平順的類別及危害進(jìn)行介紹，并詳細(xì)分析國(guó)內(nèi)外典型的軌道譜，在此基礎(chǔ)上采用離散傅里葉變換法獲取德國(guó)低干擾軌道譜時(shí)域樣本數(shù)據(jù)，并研究其概率分布特性。分析結(jié)果表明，德國(guó)低干擾譜的三種不平順并不是嚴(yán)格的符合正態(tài)分布。
　　其次，以車輛動(dòng)力學(xué)建模準(zhǔn)則為依據(jù)，選用ADAMS/Rail軟件完成軌道車輛動(dòng)力學(xué)模型

3、的搭建，并以此為做為控制對(duì)象。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)控制器設(shè)計(jì)需要，對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，從而建立半主動(dòng)懸掛控制模型，并結(jié)合車輛搖頭與滾擺運(yùn)動(dòng)的弱耦合性，分別設(shè)計(jì)搖頭運(yùn)動(dòng)與滾擺運(yùn)動(dòng)的魯棒非脆弱H?控制器。針對(duì)半主動(dòng)懸掛的設(shè)計(jì)要求，用H∞范數(shù)反映乘坐舒適性，并通過線性矩陣不等式(LMI)理論獲得控制器存在的充分條件，將具有加性控制器增益攝動(dòng)的魯棒非脆弱H控制器的設(shè)計(jì)問題，轉(zhuǎn)換成具有線性不等式約束和線性目標(biāo)函數(shù)的凸優(yōu)化問題進(jìn)行求解。

4、>　　最后，對(duì)魯棒非脆弱H控制器的減振效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而結(jié)合小波包分析理論對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行分解與重構(gòu)，并分析控制器的脆弱性。最后利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析理論，研究魯棒非脆弱H控制器對(duì)振動(dòng)加速度概率分布特性的影響。仿真結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的魯棒非脆弱H控制器具有較好的非脆弱性，能有效抑制車輛橫向振動(dòng)，且這種改變間接反映于小波包3層分解后，第3分解層第1頻帶的能量降低水平，但乘坐舒適度的提高并不會(huì)改變橫向振動(dòng)加速度的概率分布特性，只是分布的集中程度都有所