高鐵軌道路基動(dòng)力測(cè)試液壓激振系統(tǒng)研究.pdf

1、軌道路基動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)技術(shù)的不足與匱乏已成為制約高速鐵路路基研究的瓶頸。根據(jù)我國(guó)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，為適應(yīng)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展要求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，滿足人民快捷出行的要求。本課題針對(duì)高鐵軌道路基動(dòng)力響應(yīng)激振裝置的電液伺服激振系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)伺服控制策略進(jìn)行了討論，對(duì)相應(yīng)控制策略下液壓伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了仿真分析，具體內(nèi)容如下：
　　 1．液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)：按照激振原理，根據(jù)目前比較先進(jìn)的電液式激振器，設(shè)計(jì)了可以滿足路基試驗(yàn)要

2、求的電液伺服閉環(huán)激振系統(tǒng)，包括液壓系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)和激振伺服缸的設(shè)計(jì)。
　　 2．液壓系統(tǒng)建模：根據(jù)電液力伺服控制系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)，建立該電液伺服激振系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。并通過(guò)查閱文獻(xiàn)樣本，確定了該伺服系統(tǒng)伺服閥、閥控缸，傳感器及放大器的設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　 3．伺服控制策略：借著課題需求，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)常用控制策略進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，包括PID控制器，最優(yōu)控制器和模糊控制器以及它們之間的交叉融合，如最優(yōu)PID控制器，模糊自整定PID控

3、制器。通過(guò)Matlab/Simulink平臺(tái)搭建了本電液伺服激振系統(tǒng)的仿真模型，并施加控制策略，分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，抗干擾能力，波形跟隨精度等。
　　 4．模型跟隨自適應(yīng)控制：受到電液系統(tǒng)特有的非線性、時(shí)變性影響，無(wú)法建立本伺服激振系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型。故而學(xué)習(xí)了在機(jī)電液系統(tǒng)中被實(shí)踐證明能夠有效解決波形跟蹤問(wèn)題的一種算法，模型跟蹤自適應(yīng)控制(AMFC)。首先建立被控對(duì)象（本電液伺服激振系統(tǒng)）的線性參考模型；運(yùn)用超穩(wěn)定性理論，分析了模

4、型完全可跟隨條件(PMF)；并運(yùn)用直接狀態(tài)法，選擇了補(bǔ)償器使AMFC控制系統(tǒng)的非線性等價(jià)反饋系統(tǒng)前向通道傳遞函數(shù)為嚴(yán)正實(shí)函數(shù)；設(shè)計(jì)自適應(yīng)律，選擇自適應(yīng)參數(shù)，使非線性時(shí)變反饋通道滿足波波夫不等式。通過(guò)反復(fù)調(diào)試和自動(dòng)尋優(yōu)，使電液伺服激振系統(tǒng)能夠精確的跟隨理想輸出。
　　 仿真結(jié)果表明：
　　 1．當(dāng)采用較高的采樣頻率(本文中采樣頻率為1kHz)時(shí)，能得到更好的控制性能和更高的跟隨精度。
　　 2．離散線性參考模型AM

5、FC控制相比常規(guī)PID控制和模糊自整定PID控制，較容易調(diào)節(jié)和獲得較好的波形跟蹤精度。
　　 3．AMFC方法具有更高的控制精度和抗擾動(dòng)能力，對(duì)電液伺服系統(tǒng)的外界環(huán)境變化、負(fù)載變化及擾動(dòng)具有一定的自適應(yīng)能力。
　　 4．使用誤差積分準(zhǔn)則作為目標(biāo)函數(shù)，用自動(dòng)尋優(yōu)的最優(yōu)控制和遺傳算法，對(duì)自適應(yīng)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，這避免了增益參數(shù)矩陣R確定困難，人為主觀因素的不確定性問(wèn)題。
　　 5．根據(jù)模型跟隨自適應(yīng)控制原理，構(gòu)