車輛主動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)研究

《車輛主動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、第9期(總第487期)鐵道機(jī)車與動(dòng)車2014年9月檵檵檵檵檵檵檵檵檵試驗(yàn)·研究檵檵檵檵檵檵檵檵檵車輛主動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)研究修源，李芾(西南交通大學(xué)機(jī)車車輛工程系，四川成都610031)摘要:介紹了車輛主動(dòng)懸掛控制結(jié)構(gòu)原理和特點(diǎn)，對(duì)主動(dòng)懸掛控制的幾種常見(jiàn)控制策略作了分析。簡(jiǎn)單比較了車輛懸掛系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了國(guó)內(nèi)外機(jī)車車輛主動(dòng)懸掛控制的發(fā)展，指出我國(guó)主動(dòng)懸掛控制在機(jī)車車輛懸掛應(yīng)用的必要性。關(guān)鍵詞:車輛懸掛系統(tǒng);主動(dòng)懸掛控制;控制策略中圖分類號(hào):U260．11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):2095-5901(2014)09

2、-0001-05隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平不斷改善，人們對(duì)出行質(zhì)量的要求越來(lái)越高，提高車輛運(yùn)行平穩(wěn)性和乘坐舒適性也顯得越發(fā)重要。改善機(jī)車車輛運(yùn)行平穩(wěn)性的措施，主要有提高線路等級(jí)和改進(jìn)車輛懸掛系統(tǒng)兩個(gè)方面。我國(guó)鐵路己連續(xù)實(shí)施提速，旅客列車的運(yùn)行速度不斷提高，然而一些線路受條件限制無(wú)法改造，許多既有線線路質(zhì)量并不佳。因此對(duì)車輛懸掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改善研究得到重視，設(shè)計(jì)性能更佳的車輛懸掛系統(tǒng)成為進(jìn)一步提高車輛運(yùn)行平穩(wěn)性，改善其乘坐舒適性的主要途徑［1］。主動(dòng)懸掛控制技術(shù)以其良好的懸掛性能為改善機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)性能提供了廣闊的

3、應(yīng)用前景。1車輛主動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)分類列車懸掛系統(tǒng)是車輛的輪對(duì)、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、車體三者之間傳遞耦合作用力裝置的總稱，主要由彈性元件和阻尼元件組成。為了提高列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)懸掛系統(tǒng)控制技術(shù)的分析和研究，相繼出現(xiàn)了被動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)和主動(dòng)懸掛控制收稿日期:2014-01-22作者簡(jiǎn)介:修源(1989—)，男，四川華鎣人，在讀碩士研究生。系統(tǒng)兩種基本方式［2］。傳統(tǒng)的被動(dòng)懸掛控制方式中彈性元件的剛度和阻尼元件的阻尼值在列車運(yùn)行過(guò)程中不可調(diào)節(jié)，一旦受到激擾能量或者懸掛系統(tǒng)參數(shù)的變化，列車的減振性能效果就會(huì)相應(yīng)變

4、化，從而限制了車輛懸掛性能的提高。圖1車輛懸掛系統(tǒng)列車主動(dòng)懸掛控制是指提前設(shè)計(jì)好控制方式，能根據(jù)列車運(yùn)行時(shí)激擾能量的變化或懸掛系統(tǒng)參數(shù)的變化實(shí)時(shí)調(diào)整車輛的懸掛作用力或者阻尼值，以適應(yīng)不同線路和運(yùn)行狀況，從而提高列車運(yùn)行平穩(wěn)性。依據(jù)是否需要外界提供能量來(lái)實(shí)現(xiàn)控制作用，列車主動(dòng)懸掛可分為有源主動(dòng)懸掛控制(通常稱為全主動(dòng)懸掛控制或主動(dòng)控制)和無(wú)源主動(dòng)懸掛控制(通常稱為半主動(dòng)懸掛控制)［3］。圖1為機(jī)車車輛的被動(dòng)懸掛系統(tǒng)、全主動(dòng)控制懸掛系統(tǒng)和半主動(dòng)控制懸掛系統(tǒng)的基本方式。2鐵道機(jī)車與動(dòng)車2014年2國(guó)內(nèi)外主動(dòng)懸掛控制的

5、發(fā)展自上世紀(jì)60年代主動(dòng)懸掛控制登上機(jī)車車輛懸掛的歷史舞臺(tái)，世界各國(guó)對(duì)列車主動(dòng)懸掛控制技術(shù)展開(kāi)了系統(tǒng)的研究與試驗(yàn)。1970年，G．N．Sarma針對(duì)動(dòng)力學(xué)性能考慮7自由度主動(dòng)懸掛模型(車體搖頭、橫移、側(cè)滾及每臺(tái)μ方法設(shè)計(jì)了魯棒控制器，并進(jìn)行了整車試驗(yàn)研究，研究表明所設(shè)計(jì)的控制器對(duì)車輛的運(yùn)行平穩(wěn)性有一定改善［13］。王月明針對(duì)鐵道車輛半主動(dòng)懸掛模型的非線性特性，研究了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制在車輛懸掛半主動(dòng)控制中的應(yīng)用，并設(shè)計(jì)了采用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的辯識(shí)器和控制器，對(duì)控制器網(wǎng)絡(luò)采用的學(xué)習(xí)規(guī)則進(jìn)行了分析，仿真計(jì)算表明

6、該方法［14］轉(zhuǎn)向架的橫移和搖頭)研究了高速列車主動(dòng)懸掛系能有效改善車輛的運(yùn)行平穩(wěn)性。丁問(wèn)司、卜繼統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題［4］。1981年，Hedrick研究列車主動(dòng)懸掛控制技術(shù)［5］，并在Amtraek列車上安裝二系橫向主動(dòng)懸掛玲等針對(duì)國(guó)內(nèi)鐵道車輛發(fā)展的實(shí)際情況，對(duì)我國(guó)高速列車橫向半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)控制策略、高速開(kāi)關(guān)閥控制的橫向半主動(dòng)減振器等進(jìn)行了深入的研［15，16］系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)車測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明，主動(dòng)懸究。掛使車體橫向加速度均方根、二系橫向懸掛行程均有明顯下降。1996年，為了驗(yàn)證采用半主動(dòng)減振技術(shù)的高速列

7、車控制性能指標(biāo)，日本研究人員在山陽(yáng)新干線上，以300km/h的試驗(yàn)速度對(duì)其500系高速列車動(dòng)車組進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)車試驗(yàn)。分析結(jié)果表明:高速列車車體的橫向加速度和橫向加速度的能量譜有明顯的下降［6］。此后，日本的新干線高速列車車輛中開(kāi)始廣泛采用半主動(dòng)懸掛控制裝置。Siemens公司開(kāi)發(fā)的SF600轉(zhuǎn)向架，二系橫向采用了主動(dòng)彈簧加半主動(dòng)阻尼器的懸掛系統(tǒng)，具有主動(dòng)傾擺系統(tǒng)的舒適性［7］。德國(guó)城間擺式列車ICT采用了該轉(zhuǎn)向架。S．Bruni等為了避免鐵道車輛蛇行失穩(wěn)，提高車輛運(yùn)行速度，研究了抗蛇行減振器主動(dòng)控制，避免鐵道

8、車輛蛇行失穩(wěn)，開(kāi)發(fā)了可控機(jī)電抗蛇行減振器，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)和數(shù)值仿真計(jì)算，驗(yàn)證了機(jī)電抗蛇行減振器的性能［8］。我國(guó)雖然對(duì)主動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于鐵路領(lǐng)域的研究起步較晚，但研究成果還是非常豐富的，其中大量研究者著重對(duì)主動(dòng)控制的方法理論進(jìn)行了研究。戴煥云、張漢全等在進(jìn)行列車主動(dòng)懸掛的控制方法研究時(shí)，對(duì)魯棒控制理論進(jìn)行了較為全面的闡述和分析，將魯棒控制策略運(yùn)用于機(jī)車車輛主動(dòng)懸掛的控制中，并以臺(tái)架試