發(fā)布時(shí)間：2018-06-13 14:18

  本文選題：主動(dòng)懸掛 + 多速率系統(tǒng)��； 參考：《華東交通大學(xué)》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(yùn)行穩(wěn)定性和安全性,主動(dòng)懸掛系統(tǒng)是目前減振降噪技術(shù)研究的熱點(diǎn)對(duì)象,其能改善列車橫向和垂向振動(dòng)。然而現(xiàn)有的主動(dòng)懸掛研究中往往忽視多速率現(xiàn)象,本文是在相關(guān)研究背景下,開展多速率主動(dòng)懸掛控制技術(shù)研究,設(shè)計(jì)多速率主動(dòng)懸掛系統(tǒng)魯棒預(yù)測(cè)控制器,以期優(yōu)化主動(dòng)懸掛減振性能。本文首先考慮列車在運(yùn)行時(shí)受外界激擾輸入影響,將修改后的美國(guó)高速軌道譜作為列車垂向隨機(jī)激擾;考慮到多軸車因素和多軸激勵(lì)響應(yīng)因素,建立了橫向-垂向9自由度主動(dòng)懸掛動(dòng)力學(xué)模型;并計(jì)算主動(dòng)懸掛模型舒適度指標(biāo),驗(yàn)證模型合理性。在連續(xù)時(shí)域模型的基礎(chǔ)上,離散化得到單速率懸掛模型,進(jìn)而采用提升技術(shù)建立多速率主動(dòng)懸掛模型;開展基于LMI優(yōu)化的狀態(tài)反饋多速率主動(dòng)懸掛系統(tǒng)魯棒預(yù)測(cè)控制算法研究,將得到的多速率狀態(tài)空間模型作為預(yù)測(cè)控制模型,為列車多速率主動(dòng)懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)魯棒預(yù)測(cè)控制器;對(duì)比分析車體質(zhì)心垂向、點(diǎn)頭角和側(cè)滾角加速度等輸出時(shí)域響應(yīng)結(jié)果,多速率比單速率系統(tǒng)具備更好的響應(yīng)性能,其減振效果優(yōu)于單速率系統(tǒng),從而驗(yàn)證了多速率系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性;采用魯棒預(yù)測(cè)控制后,多速率控制前后控制效果相差3倍,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制器效果,并且能在一定程度上驗(yàn)證魯棒預(yù)測(cè)控制實(shí)時(shí)優(yōu)化特性;驗(yàn)證多速率主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的可控可觀測(cè)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(dòng)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(yùn)行時(shí)的控制性能。在主動(dòng)懸掛系統(tǒng)建模、魯棒預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)及仿真等理論研究基礎(chǔ)上,按比例搭建基于磁流變阻尼器主動(dòng)懸掛試驗(yàn)系統(tǒng)裝置,在試驗(yàn)臺(tái)上開展振動(dòng)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了試驗(yàn)臺(tái)的振動(dòng)效果和魯棒預(yù)測(cè)算法對(duì)車體振動(dòng)的控制效果,從振動(dòng)響應(yīng)頻率與輸出特性曲線對(duì)比分析了單速率和多速率系統(tǒng),驗(yàn)證理論分析結(jié)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(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U270.33;TP273

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本文編號(hào)：2014301