高速车辆横向振动半主动控制系统研究

论文摘要

随着我国国民经济的迅速发展和加入WTO，铁路运输既遇到前所未有的发展机会，又受到航空和高速公路方面的强烈冲击，加之人民生活水平的提高对交通运输质量(快速、安全、舒适)提出了更高的要求。因此近年来我国铁路通过实施分批分级的提速计划、发展客运专线和高速度铁路来适应这些需求。车辆运行速度提高会涉及到诸多问题，需克服许多技术难点，其中之一是提速将要求车辆在较高的速度上满足车辆平稳性的要求，使乘客感到舒适，与此同时还要保证行车安全。由于列车运行速度越高，列车的振动受长波长轨道不平顺的影响就会越大，轨道不平顺波长越长，车辆提高乘坐舒适度的难度也因此而增大。所以要求高速铁道车辆自身具有较高的改善振动性能的能力，特别是改善横向振动性能的能力。 悬挂系统是影响铁道车辆振动性能的关键部件，采用能够根据轨道不平顺和车辆运行状态进行实时控制的智能悬挂是提高铁道车辆平稳性、舒适性和安全性的一条重要途径。半主动悬挂利用可变阻尼减振器实现了阻尼实时控制，具有优良的可控性、较低的功耗和相对简单的结构，成为目前智能悬挂领域的研究热点，受到各国铁道车辆研制人员的密切关注。本文应用理论分析、数值仿真和实验室试验的方法，对可变阻尼阻尼器的动态特性、铁道车辆半主动悬挂的动力学特性、半主动悬挂控制策略以及控制系统设计与实现进行了研究。具体工作包括以下几方面： (1) 阐述了半主动悬挂研究的重要意义，回顾了铁道车辆智能悬挂的研究历史和进展，在综述半主动悬挂系统的组成及其阻尼控制特点的基础上，分析了各种控制策略的特点、阻尼器研究的进展、半主动悬挂的应用情况，指出目前存在的问题。 (2) 阐述了半主动悬挂可变阻尼减振器应满足的要求，并对基于该要求开发的高速开关阀半主动减振器(减振器由同本KYB公司作细节设计并制造)性能进行了试验测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车辆悬挂系统的发展及趋势
• 1.2.1 被动悬挂
• 1.2.2 主动悬挂
• 1.2.3 半主动悬挂
• 1.2.4 悬挂系统分析比较
• 1.2.5 车辆悬挂系统发展趋势
• 1.2.6 半主动悬挂控制效果的评定
• 1.3 国内外半主动悬挂的研究现状
• 1.3.1 半主动悬挂的控制策略研究
• 1.3.2 半主动悬挂执行机构的研究
• 1.4 论文研究思路及主要研究内容
• 1.4.1 论文选题的依据和研究思路
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.5 小结
• 第二章 半主动悬挂系统执行元件
• 2.1 铁道车辆半主动悬挂系统组成
• 2.2 铁道车辆半主动减振器应满足的要求
• 2.3 高速开关阀组合可变阻尼液压减振器
• 2.3.1 高速开关阀组合可变阻尼液压减振器结构及工作原理
• 2.3.2 可变阻尼性能测试试验研究
• 2.3.3 高速开关阀组合可变阻尼性能测试结果
• 2.4 磁流变减振器
• 2.4.1 试验用磁流变减振器简介
• 2.4.2 磁流变减振器阻尼特性试验方案
• 2.4.3 磁流变试验结果与分析
• 2.4.4 S型滞环模型参数的识别及分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 阻尼A控法控制策略
• 3.1 问题的提出
• 3.2 阻尼A控法的理想模型
• 3.2.1 原理
• 3.2.2 阻尼A控法的稳定性
• 3.3 车辆横向半主动悬挂建模
• 3.3.1 车辆模型参数
• 3.3.2 建立ADAMS/RAIL的铁道车辆模型
• 3.3.3 阻尼A控法模型
• 3.4 阻尼A系数确定
• 3.4.1 天棚阻尼理想模型
• 3.4.2 阻尼A系数的确定
• 3.4.3 阻尼A控法策略的实现
• 3.5 小结
• 第四章 阻尼A控法的计算机仿真
• 4.1 计算机仿真实现
• 4.2 阻尼A控法和天棚阻尼控制对比
• 4.2.1 阻尼A控法和天棚阻尼控制效果对比
• 4.2.2 阻尼A控法和天棚阻尼控制稳定性比较
• 4.3 不同速度下高干扰谱激扰仿真结果分析
• 4.4 不同速度下低干扰谱激扰仿真结果分析
• 4.5 不同速度时增加车体质量仿真结果分析
• 4.6 阻尼A控法计算出控制力仿真结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 阻尼A控法试验验证
• 5.1 铁道车辆半主动悬挂试验模型
• 5.1.1 铁道车辆半主动悬挂试验验证系统的组成
• 5.1.2 电液伺服激振系统
• 5.1.3 实验车辆模型
• 5.1.4 铁道车辆半主动悬挂测控系统
• 5.1.5 振动性能评价系统
• 5.2 电液伺服激振系统加载轨道谱
• 5.2.1 随机过程时域仿真方法
• 5.2.2 基于谱拟合时域轨道的不平顺时域信息获取
• 5.3 行驶速度及悬挂参数对车体响应影响的实验研究
• 5.3.1 行驶速度对车体响应的影响
• 5.3.2 减振器阻尼系数对车辆悬挂传递特性的影响
• 5.3.3 空簧气压对车辆悬挂传递特性的影响
• 5.3.4 簧载质量对车辆悬挂传递特性的影响
• 5.4 半主动悬挂控制软件设计
• 5.5 半主动悬挂系统试验研究
• 5.5.1 天棚阻尼控制试验
• 5.5.2 阻尼A控法的试验结果
• 5.5.3 试验结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本论文的主要工作与结论
• 6.2 未来的研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文、获得的奖励和参加的科研工作
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ
• 附录Ⅲ
• 详细摘要