收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于磁流变阻尼器的高速动车组半主动控制与时滞分析

刘永强  
【摘要】:高速动车组技术是近年来发展最为迅速的前沿技术之一,我国已在高速动车组方面取得了巨大了成功,为我国轨道运输行业注入了新的活力。高速动车组开行以来,随着运行速度的不断提升,也提出了许多重要的课题。一方面,高速动车组的高运速、分散动力、成编组运行等显著特点使得现有的铁道机车车辆研究方法很难适用。仿真计算和现场试验的数据均表明,受车间耦合作用的影响,高速动车组同一编组内不同位置车辆的动力学行为相差很大,需要建立专门的列车动力学模型进行研究。 另一方面,随着高速动车组运行速度的逐渐提高,车间耦合作用和轮/轨耦合作用不断加剧,高速动车组的运行平稳性指标和安全性能逐渐恶化。因此,必须采用有效手段抑制车体振动,提高系统性能。从提高系统性能和降低能耗的角度出发,半主动控制技术是近年来研究的热点,它以极少的能量消耗可以得到与主动控制接近的效果。在众多的阻尼器中,磁流变阻尼器(Magnetorheological damper)以出力大、范围宽、反应迅速等优点成为半主动控制技术比较理想的作动器。 本文采用理论和数值仿真的方法,对高速动车组建模、磁流变阻尼器模型参数识别、半主动悬挂控制策略设计以及时滞对半主动控制效果的影响分析等方面进行了研究。论文的主要研究工作和创新性成果如下: (1)在对磁流变阻尼器进行力学特性试验的基础上,对磁流变阻尼器模型进行了参数识别。为了使选择阻尼力调控参数变得“有理有据”,提出一种独立参数调节法(Independently Parameter Adjust Method)。该方法减小了传统方法采用个人经验和试错法带来的误差,避免了参数识别过程中参数间耦合作用的影响。采用独立参数调节法成功地对Bouc-Wen模型和Bouc-Wen修正模型进行了参数识别。 (2)采用多体动力学软件ADAMS/Rail建立了6动2拖的时速300公里高速动车组模型,该模型考虑了大量的非线性部件和弹性元件,使得它更接近实际情况。该模型共包含224个可移动部件和466个自由度。 (3)采用数值仿真的方法对高速动车组单车、列车模型进行分析,考察高速动车组模型在不同运行速度、不同线路状况和轨道谱情况下的运动稳定性、运行平稳性、安全性以及曲线通过性能。研究了编组内车辆数量对列车动力学性能的影响情况。 (4)基于天棚(Sky-Hook,SH)阻尼控制和加速度阻尼(Acceleration Driven Damping,ADD)控制,提出一种适用于高速动车组中的改进型半主动控制策略SH-ADD控制。为了考察几种半主动控制策略对高速动车组动力学性能的影响,搭建了由半主动控制器、磁流变阻尼器逆向模型、磁流变阻尼器正向模型、低通滤波器等组成的半主动控制系统。采用ADAMS-Matlab联合仿真的方法对高速动车组半主动控制进行了仿真分析,仿真计算了横向平稳性指标、脱轨系数、轮重减载率及轮轨作用力等指标。研究结果表明:与SH控制和ADD控制相比,作者提出的SH-ADD控制无论在平稳性还是安全性方面均能取得非常理想的控制效果。 (5)根据时滞产生的机理,将半主动控制系统中的时滞分为采集时滞和执行时滞两类。提出一种两类时滞的分析方法,即根据两类时滞对系统性能的影响情况得出半主动控制有效区域。当系统时滞量处于此有效区域内时,表示半主动控制效果虽然受到时滞的影响,但仍能发挥作用。否则,表明半主动控制失效。研究结果表明:随着高速动车组运行速度的提高,半主动控制系统有效区域面积逐渐缩小,SH-ADD控制的抗时滞能力明显优于其他控制策略。因此,在高速动车组中采用时滞较小的磁流变阻尼器和恰当的半主动控制策略可以明显提高系统的平稳性与安全性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 白玉林;;如飞动车组[J];科学世界;2007年06期
2 朱一迪;;武广高速铁路正式投入运营[J];机车电传动;2010年01期
3 本刊编辑部;;《高速动车组整车试验规范》国家标准审查会在北京召开[J];铁道技术监督;2010年02期
4 何旭;汪鹏;;“和谐号”冲刺世界之路[J];报林;2009年08期
5 王兆祥;高速动车组维修基地的工艺设计[J];铁道标准设计;1996年12期
6 梁成谷;;国产350km/h“和谐号”动车组下线[J];中国铁路;2008年05期
7 梁成谷;;成都至重庆首列“和谐号”动车组发车[J];铁道运输与经济;2009年10期
8 朱一迪;;郑西高速铁路正式开通[J];机车电传动;2010年02期
9 朱一迪;;海南东环铁路增开中国最新一代高速动车组[J];机车电传动;2011年02期
10 陈星;;时速200公里的高速动车组[J];国外内燃机车;1978年02期
11 程华定;;高速动车组编组方式的分析[J];西南交通大学学报;1981年01期
12 晓洲;;铁路D时代降临[J];今日科技;2007年05期
13 林生;;动车组车体上的学问[J];铁道知识;2007年03期
14 刘春明;;利用信息技术 打造中国铁路第一速——高速动车组现代集成制造系统为CRH3保驾护航[J];中国制造业信息化;2009年10期
15 ;报道[J];报林;2009年12期
16 赵桂林;金泰木;郝刚;张皓;;走进中国高速铁路(一)——探秘动车组(上)[J];铁道知识;2010年01期
17 ;新一代高速动车组“和谐号”380A在长客公司高速车制造基地下线[J];铁道技术监督;2010年06期
18 吴燕;法国铁路高速试验[J];国外铁道车辆;1994年02期
19 林兴鹏;;浅谈高速动车组的检修[J];中国科技信息;2011年06期
20 B.SANSON;王兴贤;;高强度钢在高速动车上的应用[J];国外机车车辆工艺;1988年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 兆文忠;;基于虚拟样机技术的高速动车组疲劳寿命预测与控制[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 张宝祥;袁彩霞;高军;;高速动车组外风挡橡胶的涂装工艺[A];第十四届全国涂料涂装技术信息交流会暨交通用涂料涂装技术研讨会论文集[C];2011年
3 刘永强;杨绍普;;两类时滞对高速动车组半主动控制的影响[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
4 沈鹏;杨浩;;高速动车组下线运行合理范围的经济分析[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(上册)[C];2005年
5 刘飞;李茂林;;浅谈数字化影视系统在高速动车组中的应用[A];2008年中国铁道学会牵引动力学术年会——动车组、大功率交流传动机车研讨会论文集[C];2008年
6 郝博;;高速动车组铝合金车辆的防腐蚀初探[A];第十五届全国涂料与涂装技术信息交流会暨商用车、工程机械、轨道交通涂装技术研讨会论文集[C];2012年
7 李培署;;高速动车组的制动控制[A];2008年科技学术研讨年提速安全与和谐铁路论文集[C];2008年
8 刘云珍;;“和谐号”拉动中国和谐社会建设[A];河南省铁道学会2007年学术活动月优秀论文集[C];2007年
9 陈森森;;高速铁路客运专用线隧道动态使用环境下的堵漏新技术[A];全国第十三届防水材料技术交流大会论文集[C];2011年
10 张振亚;;扭矩系数稳定剂在高速电动车组转向架上的应用[A];2008年科技学术研讨年提速安全与和谐铁路论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 单秦;高速动车组电磁兼容性关键技术研究[D];北京交通大学;2013年
2 安琪;高速动车组转向架柔性构架动态特性研究[D];西南交通大学;2013年
3 郭超勇;高速动车组列车网络控制若干问题研究[D];北京交通大学;2012年
4 何灼馀;高速动车组转向架—系橡胶节点频率—刚度特性及其影响研究[D];西南交通大学;2012年
5 王东屏;CFD数值仿真建模技术研究及其在高速动车组中的验证[D];大连交通大学;2006年
6 王建斌;高速动车组转向架构架强度设计与试验验证[D];西南交通大学;2010年
7 吴会超;高速动车组车体与车下设备耦合振动研究[D];西南交通大学;2012年
8 宁静;基于EMD和Cohen核的时—频分析研究及其在轨道不平顺监测中的应用[D];西南交通大学;2011年
9 刘永强;基于磁流变阻尼器的高速动车组半主动控制与时滞分析[D];北京交通大学;2011年
10 孙汉武;铁路安全检查监测保障体系及其应用研究[D];西南交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张子林;考虑再生制动工况的高速动车组仿真研究[D];西南交通大学;2011年
2 何德华;350km/h高速动车组空气动力学仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2011年
3 张坤鹏;高速动车组多模型建模与预测控制方法[D];华东交通大学;2012年
4 魏永松;分布式动力高速动车组的预测控制与动态仿真[D];上海交通大学;2013年
5 宋晓文;CRH高速动车组远程诊断与虚拟维护系统研究[D];北京交通大学;2014年
6 王康;高速动车组噪声检测及降噪技术研究[D];西南交通大学;2014年
7 霍宏艳;高速动车组电磁骚扰源建模仿真分析[D];北京交通大学;2010年
8 王月仙;京津高速动车组自动运行控制仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
9 鞠盈子;高速动车组铝合金车体焊缝疲劳寿命预测[D];大连交通大学;2013年
10 严瑾;高速动车组制动过程建模方法研究[D];华东交通大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 实习生 黄兰 本报记者 李林岩;挑战“极限”[N];吉林日报;2009年
2 本报记者 刘垠 闫松;中国高铁速度从哪里来[N];大众科技报;2010年
3 林刚张子倩 本报通讯员 邬群亮 窦新;“和谐号”→中国造→青岛骄傲[N];青岛日报;2007年
4 记者 高李鹏 郭丽;我国新一代高速动车组将于今年年内下线[N];人民铁道;2010年
5 苏民;我国铁路进入全新高速列车时代[N];经济日报;2007年
6 记者 和平;百列国产新一代高速动车组将于2011年驶上京沪高铁[N];人民铁道;2009年
7 记者 王小润;新一代高速动车组研发工作全面启动[N];光明日报;2009年
8 吴可超 宋焕民;再创“中国速度”[N];中国经济导报;2011年
9 欧阳洁;时速300公里动车组年底问世[N];人民日报;2007年
10 徐扬刘诗平;飞鸟不知提速快,频频撞车为哪般[N];新华每日电讯;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978