列車橫向懸掛控制策略研究.pdf

1、列車在高速運(yùn)行時(shí)，由于軌道不平順輸入影響，使得列車產(chǎn)生橫移、側(cè)滾和搖頭振動，并在車體上合成橫向加速度，影響了列車橫向平穩(wěn)性。為了減少橫向振動，提高列車的運(yùn)行平穩(wěn)性和舒適性，采用車輛懸掛系統(tǒng)來減少振動。半主動懸掛在減振效果上既好于被動懸掛，又比主動懸掛節(jié)約能源，故其將成為未來車輛減振研究的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于列車橫向運(yùn)動模型是復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)，具有非線性、時(shí)變，多變量等特點(diǎn)，很多橫向半主動懸掛控制算法都有其局限性。其中，模糊控制不依賴精確

2、的數(shù)學(xué)模型，具有人工智能的特點(diǎn)，在列車橫向半主動懸掛控制中顯示出很強(qiáng)的優(yōu)勢。因此，本文在建立17個(gè)自由度的列車橫向運(yùn)動模型基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)了普通、變論域、滿意優(yōu)化的模糊控制器和混合模糊控制器，并通過仿真證明各算法的有效性。論文的主要工作如下:
　　(1)分析了列車橫向半主動懸掛振動結(jié)構(gòu)。列車橫移、側(cè)滾和搖頭三種振動的加速度最大值和均方根值分析表明，橫移和搖頭振動是影響列車橫向振動的重要因素;互相關(guān)函數(shù)和小波變換分析表明，列車橫向振

3、動的主頻為1Hz以下的低頻段，水平不平順對列車橫移和搖頭振動影響較大，方向不平順對側(cè)滾振動影響較大，水平不平順是影響列車橫向合成加速度的重要因素。
　　(2)設(shè)計(jì)了列車橫向半主動懸掛模糊控制器。以列車橫向速度和加速度為模糊控制器的輸入變量，模糊控制器的輸出變量為可變阻尼器的輸入電流，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)模糊控制器的控制規(guī)則，從而調(diào)整可變阻尼器的阻尼，減少列車橫向振動。仿真結(jié)果表明，列車橫向半主動懸掛模糊控制在加速度最大值、均方根值和功率譜

4、密度最大值上都好于被動懸掛。
　　(3)實(shí)現(xiàn)了列車橫向半主動懸掛變論域模糊控制策略。首先，推廣了變論域模糊控制收斂條件，并將其應(yīng)用于列車橫向半主動懸掛系統(tǒng)。在建立的17個(gè)自由度的列車橫向運(yùn)動模型基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了變論域模糊控制器。仿真結(jié)果表明，變論域模糊控制在列車橫移、側(cè)滾和搖頭振動、前端、中間和后端加速度最大值、均方根值和功率譜密度最大值上均好于普通的模糊控制。
　　(4)利用滿意優(yōu)化原理優(yōu)化了列車橫向半主動懸掛模糊控制器。依

5、據(jù)滿意優(yōu)化原理，利用生物地理優(yōu)化算法優(yōu)化了列車橫向半主動懸掛模糊控制器。為了提高優(yōu)化效果，采用了基于復(fù)形法的生物地理優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明，該方法優(yōu)化的模糊控制可以有效降低列車橫向加速度的最大值、均方根和功率譜密度最大值。
　　(5)設(shè)計(jì)了列車橫向半主動懸掛混合模糊控制器。在變論域模糊和進(jìn)化算法優(yōu)化的模糊控制基礎(chǔ)上，把兩種控制策略結(jié)合起來，設(shè)計(jì)混合模糊控制器。研究結(jié)果表明，在控制因子為0.5時(shí)，控制器混合效果最佳，并在控制因子為0