發(fā)布時間：2018-06-13 14:18

  本文選題：主動懸掛 + 多速率系統(tǒng)　； 參考：《華東交通大學》2016年碩士論文

【摘要】：隨著列車快速發(fā)展,懸掛系統(tǒng)控制性能將直接影響到列車運行穩(wěn)定性和安全性,主動懸掛系統(tǒng)是目前減振降噪技術研究的熱點對象,其能改善列車橫向和垂向振動。然而現(xiàn)有的主動懸掛研究中往往忽視多速率現(xiàn)象,本文是在相關研究背景下,開展多速率主動懸掛控制技術研究,設計多速率主動懸掛系統(tǒng)魯棒預測控制器,以期優(yōu)化主動懸掛減振性能。本文首先考慮列車在運行時受外界激擾輸入影響,將修改后的美國高速軌道譜作為列車垂向隨機激擾;考慮到多軸車因素和多軸激勵響應因素,建立了橫向-垂向9自由度主動懸掛動力學模型;并計算主動懸掛模型舒適度指標,驗證模型合理性。在連續(xù)時域模型的基礎上,離散化得到單速率懸掛模型,進而采用提升技術建立多速率主動懸掛模型;開展基于LMI優(yōu)化的狀態(tài)反饋多速率主動懸掛系統(tǒng)魯棒預測控制算法研究,將得到的多速率狀態(tài)空間模型作為預測控制模型,為列車多速率主動懸掛系統(tǒng)設計魯棒預測控制器;對比分析車體質心垂向、點頭角和側滾角加速度等輸出時域響應結果,多速率比單速率系統(tǒng)具備更好的響應性能,其減振效果優(yōu)于單速率系統(tǒng),從而驗證了多速率系統(tǒng)設計的合理性;采用魯棒預測控制后,多速率控制前后控制效果相差3倍,驗證了所設計的控制器效果,并且能在一定程度上驗證魯棒預測控制實時優(yōu)化特性;驗證多速率主動懸掛系統(tǒng)的可控可觀測性和分析了其魯棒穩(wěn)定性;在基本采樣周期一定的情況下,利用遺傳算法得到多速率主動懸掛系統(tǒng)性能最優(yōu)的采樣周期,并采用這一最優(yōu)采樣周期優(yōu)化列車在運行時的控制性能。在主動懸掛系統(tǒng)建模、魯棒預測控制器設計及仿真等理論研究基礎上,按比例搭建基于磁流變阻尼器主動懸掛試驗系統(tǒng)裝置,在試驗臺上開展振動實驗,實驗驗證了試驗臺的振動效果和魯棒預測算法對車體振動的控制效果,從振動響應頻率與輸出特性曲線對比分析了單速率和多速率系統(tǒng),驗證理論分析結果。
[Abstract]:With the rapid development of the train, the control performance of the suspension system will directly affect the stability and safety of the train operation. Active suspension system is a hot topic in the research of vibration and noise reduction technology, which can improve the lateral and vertical vibration of the train. However, the existing active suspension research often ignores the multi-rate phenomenon. In this paper, the multi-rate active suspension control technology is studied, and the robust predictive controller of multi-rate active suspension system is designed. In order to optimize the performance of active suspension damping. In this paper, first of all, considering that the train is affected by the external excitation input while running, the modified American high-speed track spectrum is considered as the vertical random disturbance of the train, and the factors of multi-axle train and multi-axis excitation response are taken into account in this paper. The dynamic model of lateral vertical nine degrees of freedom active suspension is established and the comfort index of active suspension model is calculated to verify the rationality of the model. On the basis of continuous time domain model, single rate suspension model is obtained by discretization, and then multi-rate active suspension model is established by lifting technology. The robust predictive control algorithm of state feedback multi-rate active suspension system based on LMI optimization is studied. Taking the multi-rate state space model as the predictive control model, the robust predictive controller is designed for the multi-rate active suspension system of the train, and the output time domain response results such as vertical center of mass, nodding angle and roll angle acceleration of the body are compared and analyzed. The response performance of multi-rate system is better than that of single-rate system, and its damping effect is better than that of single-rate system, which verifies the rationality of the design of multi-rate system. The effectiveness of the designed controller is verified, and the real-time optimization characteristics of robust predictive control are verified to a certain extent, the controllable observability of multi-rate active suspension system is verified and its robust stability is analyzed. Under the condition of the basic sampling period, the optimal sampling period of multi-rate active suspension system is obtained by genetic algorithm, and the optimal sampling period is used to optimize the control performance of train at running time. Based on the theoretical research of active suspension system modeling, robust predictive controller design and simulation, an active suspension test system based on magnetorheological damper is built in proportion, and the vibration experiment is carried out on the test bed. The vibration effect of the test bed and the control effect of the robust prediction algorithm on the car body vibration are verified by experiments. The single rate system and the multi-rate system are compared and analyzed from the vibration response frequency and the output characteristic curve, and the theoretical analysis results are verified.
【學位授予單位】：華東交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U270.33;TP273

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 趙青;葛玉柱;王晶晶;南現(xiàn)偉;;車輛主動懸掛系統(tǒng)的建模及控制方式[J];中南林業(yè)科技大學學報;2010年12期

2 屈文忠,常新龍;自適應模糊控制方法在主動懸掛系統(tǒng)中的應用研究[J];機械科學與技術;2001年03期

3 高海云,孟愛紅;車輛主動懸掛系統(tǒng)建模與性能仿真[J];車輛與動力技術;2001年03期

4 孟愛紅,王良曦;車輛主動懸掛系統(tǒng)建模及其輸出反饋控制研究[J];裝甲兵工程學院學報;2003年01期

5 熊超,鄭堅,張進秋,張莉;履帶車輛半主動懸掛系統(tǒng)建模與仿真[J];兵工自動化;2005年01期

6 熊超;鄭堅;呂建剛;張磊;;履帶車輛磁流變半主動懸掛系統(tǒng)滑�？刂蒲芯縖J];機械與電子;2006年01期

7 劉震;羅成;祝曉才;;引入乘客動力學的1/2車輛液壓主動懸掛系統(tǒng)建模與控制[J];信息與控制;2006年06期

8 張進秋;楊謙;武萌;馮占宗;;履帶車輛磁流變液半主動懸掛系統(tǒng)動力學模擬實驗臺研究[J];車輛與動力技術;2006年04期

9 張雨;王偉;張進秋;;履帶式車輛主動或半主動懸掛系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測綜述[J];中國工程機械學報;2006年03期

10 張進秋;楊謙;武萌;許寧;;磁流變液半主動懸掛系統(tǒng)動力學模擬系統(tǒng)研究[J];中國工程機械學報;2007年01期

相關會議論文 前4條

1 唐功友;耿曉慧;;基于逐次逼近法的非線性汽車懸掛主動控制[A];2009中國控制與決策會議論文集（2）[C];2009年

2 張智勇;唐功友;;具有控制器時滯汽車主動懸掛系統(tǒng)的最優(yōu)減振控制[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

3 黃小衛(wèi);趙艷影;;高速列車半主動懸掛系統(tǒng)橫向振動的時滯反饋控制研究[A];第十四屆全國非線性振動暨第十一屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術會議摘要集與會議議程[C];2013年

4 曹青松;孫法雄;熊國良;;列車主動懸掛多速率系統(tǒng)動力學建模研究[A];現(xiàn)代振動與噪聲技術（第九卷）[C];2011年

相關博士學位論文 前4條

1 楊禮康;基于磁流變技術的車輛半主動懸掛系統(tǒng)理論與試驗研究[D];浙江大學;2003年

2 劉震;車輛液壓主動懸掛系統(tǒng)建模與控制[D];國防科學技術大學;2007年

3 王月明;高速客車半主動懸掛控制技術研究[D];西南交通大學;2002年

4 李忠繼;基于高速列車穩(wěn)定性和振動特性的半主動懸掛系統(tǒng)研究[D];西南交通大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 張智勇;含有時滯的汽車主動懸掛系統(tǒng)的減振控制[D];中國海洋大學;2010年

2 王明翔;列車主動懸掛多速率系統(tǒng)魯棒預測控制方法研究[D];華東交通大學;2016年

3 耿曉慧;汽車主動懸掛系統(tǒng)的最優(yōu)減振控制[D];中國海洋大學;2009年

4 寧博;補償式單縱臂液壓主動懸掛系統(tǒng)研究[D];燕山大學;2013年

5 李貴平;高速客車半主動懸掛系統(tǒng)二系橫向油壓減振器研究[D];青島理工大學;2008年

6 鄧浩;列車橫向半主動懸掛系統(tǒng)廣義預測控制的研究[D];西南交通大學;2013年

7 李慶芬;半主動懸掛控制系統(tǒng)研究[D];青島理工大學;2008年

8 歐陽冬;自供能量主動懸掛系統(tǒng)研究[D];西南交通大學;2008年

9 任艷飛;基于磁流變阻尼器的半主動懸掛系統(tǒng)仿真研究[D];復旦大學;2008年

10 呂鳳梅;橫向半主動懸掛系統(tǒng)反比例溢流閥的研究[D];青島理工大學;2008年

，

本文編號：2014301