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高速列车横向主动、半主动悬挂控制研究

陈春俊  
【摘要】:我国铁路经过几次大提速表明,列车垂向运行平稳性基本能满足提速要求,而横向运行平稳性性能不佳,被动悬挂系统的局限性愈来愈明显。主动悬挂和半主动悬挂控制是改善列车横向运行平稳性的有效方法。结合我国铁路现状,采用半主动悬挂控制系统是我国目前高速列车悬挂系统的最佳方法。而全主动悬挂系统用于控制算法研究,为半主动控制算法积累经验。针对半主动悬挂控制系统的信号检测输入通道、控制量驱动放大及执行机构输出通道存在动态时延,以及列车结构和线路的复杂性,本文开展了以下研究工作: (1) 建立了列车横向半主动悬挂控制系统的各环节(或子系统)的动态数学模型。即建立了整车横向17自由度模型和半车3自由度受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型,解决模型精度高和控制器复杂性的矛盾问题;将理论建模与试验建模相结合,建立了列车半主动悬挂输入、输出通道的传递函数模型。 (2) 提出一种“基于频域采样的三角级数法”模拟轨道线路不平顺信号。通过仿真,与传统方法相比,该方法不仅实现容易、模拟精度高,而且还能获得指定频率处的不平顺幅值。 (3) 对影响列车横向平稳性的车体横移振动、侧滚振动和摇头振动三者关系进行了传统谱分析研究,通过幅值谱和相频谱得出摇头振动是影响列车横向平稳性的主要因素。 (4) 提出多目标约束下控制系统的满意优化算法,并将这一算法应用于对高速列车的横向三种振动的矛盾关系研究。通过仿真给出三种振动之间的矛盾度随速度变化的关系,以及在前后心盘处三种振动与合成横向振动之间的矛盾度随速度变化的关系。 (5) 将广义预测控制理论应用于列车的主动、半主动悬挂控制。分别


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