機(jī)車車輛半主動懸掛控制策略的研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國鐵路己連續(xù)5次實施提速。但是隨著旅客列車運(yùn)營速度的不斷提高，提速機(jī)車已暴露出一些新的動力學(xué)性能問題。而鐵道機(jī)車車輛運(yùn)行穩(wěn)定性、平穩(wěn)性和曲線通過性能是動力學(xué)性能的三個重要方面，合理的主動懸掛系統(tǒng)設(shè)計可以使三方面性能都達(dá)到最優(yōu)。由于半主動懸掛系統(tǒng)不需要外界能源，消耗能量很少，控制機(jī)構(gòu)簡單，運(yùn)行安全性高，而且當(dāng)半主動懸掛系統(tǒng)失效時可以退化成一個被動系統(tǒng)。因此，半主動控制比主動控制結(jié)構(gòu)更節(jié)能，性能更穩(wěn)定、更安全,是一

2、種比較實用的懸掛形式，對鐵路的進(jìn)一步提速有著重要的現(xiàn)實意義。 而采用天棚阻尼半主動懸掛控制策略，只考慮車體的平穩(wěn)性，將其應(yīng)用于半主動懸掛機(jī)車時，在車體的平穩(wěn)性得到有效改善的同時，轉(zhuǎn)向架和輪對的動力學(xué)性能變差，這是天棚阻尼半主動懸掛自身存在的弊端。因此，本文采用最優(yōu)控制的方法，綜合考慮車體平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)向架和輪對的動力學(xué)性能，對半主動懸掛的控制策略進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 首先建立了半主動懸掛機(jī)車二自由度的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)出系統(tǒng)的狀態(tài)

3、方程；其次，采用線性二次型最優(yōu)控制方法，把車體的加速度和轉(zhuǎn)向架的加速度同時作為性能指標(biāo)，利用Matlab軟件編寫相關(guān)程序，選擇合適的Q和R，使其性能指標(biāo)達(dá)到最小，并用Matlab中的Simulink工具對其進(jìn)行仿真計算；然后，為驗證該方法在非線性系統(tǒng)中的有效性，利用動力學(xué)仿真軟件Simpack，建立了簡單的二自由度被動懸掛模型和采用最優(yōu)控制的半主動懸掛模型，并對其進(jìn)行仿真運(yùn)算；再次，建立整車的被動懸掛模型和采用天棚阻尼與最優(yōu)控制的半主動