高速列車橫向半主動懸掛自適應PID控制研究.pdf

1、近年來，在我國高速鐵路建設(shè)快速發(fā)展以及列車行駛速度大幅提升的背景下，人們對高速列車運行安全性和舒適性要求也在不斷提高。而由于高速列車存在軌道不平順激擾、外部環(huán)境干擾等因素，導致高速列車的橫向懸掛減振控制問題日益突出。本文建立了更為精確的高速列車橫向半主動懸掛系統(tǒng)模型，并考慮了執(zhí)行器可能出現(xiàn)的非完全失效故障情況，設(shè)計了自適應PID控制和自適應容錯PID控制兩種策略。本文主要的工作如下:
　　(1)敘述了懸掛系統(tǒng)的分類和發(fā)展歷史，比較

2、了被動懸掛、主動懸掛及半主動懸掛系統(tǒng)的特點，闡明了我國高速列車采取橫向半主動懸掛方式的必要性，并分析探討了多種主流的半主動懸掛控制策略。
　　(2)分析了列車在現(xiàn)實行駛過程中的振動方式和振動類型，考慮了列車懸掛系統(tǒng)參數(shù)的時變性、軌道不平順激擾、外部環(huán)境干擾等因素，通過動力學分析建立了高速列車輪對、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、車體的橫移、側(cè)滾、搖頭振動等十四自由度的橫向半主動懸掛系統(tǒng)模型。
　　(3)針對建立的高速列車橫向半主動懸掛系統(tǒng)模型，

3、研究并設(shè)計了自適應PID控制策略。該方法充分利用了系統(tǒng)模型自身的特點，通過引入符號矩陣，解決了系統(tǒng)增益矩陣的非對稱正定帶來的問題，且對建模時所考慮的系統(tǒng)參數(shù)時變性和外部環(huán)境干擾等因素具有良好的魯棒性。借助Lyapunov穩(wěn)定性理論，分析和證明系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后，通過MATLAB計算機仿真驗證了所設(shè)計的控制算法能夠有效地衰減列車振動，并且，相較于經(jīng)典PID控制，該控制算法具有更好的減振效果。
　　(4)考慮了高速列車橫向半主動懸掛系統(tǒng)