基于ADAMS与simulink联合仿真的弓网振动控制分析

论文摘要

目前,国内高速铁路飞速发展,最高试验运行速度已达到世界最高的486.1km/h。高速电气化铁路采用电力牵引,一般采用架空接触网／受电弓作为电能传输的手段。机车车辆如此高速的发展与弓网动力学的研究是分不开的,在某种程度上,弓网关系甚至决定了列车的最高速度。因此,受电弓的振动特性,高速运行中的受流质量都是急需研究的问题。目前,国内外都十分重视对弓网系统动力学的研究,德国、意大利等国已各自拥有了弓网系统仿真软件,并在工程中发挥了重要作用。本文通过综合使用CAD/CAE软件建立了完整的弓网耦合虚拟样机模型,并对其进行振动主动控制的研究。振动主动控制技术开始于上世纪50年代,从70年代开始,各工程领域都对其进行了广泛研究,80年代后振动主动控制技术进入飞速发展的阶段。振动主动控制技术具有在线性、同步性、稳定性和智能性等优点,目前已成为国内外振动研究的热点之一。本文将其引入到弓网振动系统中,探讨主动控制技术对于改善弓网接触的作用。首先使用三维软件绘制精确的某型受电弓的模型,将其导入到ADAMS中,利用ANSYS软件对其中的板弹簧进行网格划分使其成为柔性体,通过有限元理论及有限元软件对接触网进行建模并在ADAMS中与受电弓进行装配,在虚拟样机中实现了弓网模型的可视化,通过软件仿真得到相关的动力学数据,并通过ADAMS与simulink的联合仿真对其进行控制,从而实现完全利用虚拟样机模拟弓网关系的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容和方法
• 第二章 ADAMS软件介绍及其理论基础
• 2.1 ADAMS软件概述
• 2.2 ADAMS多柔体系统动力学理论基础
• 2.2.1 ADAMS柔性体理论
• 2.2.2 ADAMS中建立柔性体的方法
• 第三章 受电弓模型的建立及其几何运动分析
• 3.1 受电弓组成及原理
• 3.2 本文所研究受电弓模型的建立
• 3.3 受电弓板弹簧柔性体的建立
• 3.4 受电弓几何运动分析
• 第四章 接触网模型的建立
• 4.1 接触网介绍
• 4.2 接触网有限元模型的建立
• 4.2.1 接触网的刚度矩阵
• 4.2.2 接触网初始状态的确定
• 4.3 单链形接触网的虚拟样机模型
• 第五章 弓网耦合模型的建立及动力学分析
• 5.1 弓网耦合模型的建立
• 5.1.1 模态的优化与选取
• 5.1.2 求解器和仿真步长的设置
• 5.2 弓网动力学仿真
• 第六章 弓网振动主动控制
• 6.1 振动及振动主动控制理论基础
• 6.1.1 振动问题及其分类
• 6.1.2 振动控制的任务与实现
• 6.1.3 振动控制的分类
• 6.1.4 振动的主动控制及其发展
• 6.2 控制理论基础
• 6.3 模糊控制理论
• 6.3.1 模糊控制概述
• 6.3.2 模糊控制器的结构
• 6.3.3 模糊控制规则
• 6.4 ADAMS和MATLAB的联合仿真
• 6.4.1 联合仿真概述
• 6.4.2 输入输出的设置
• 6.4.3 导入ADAMS子系统模型
• 6.4.4 建立联合仿真模块
• 6.4.5 联合仿真参数设定
• 6.5 仿真结果及分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文