機(jī)車車輛系統(tǒng)中減振控制技術(shù)的研究.pdf

1、我國鐵路已經(jīng)進(jìn)行了六次大提速，隨著速度的提高，日益加劇的列車振動(dòng)問題已嚴(yán)重影響到受電弓/接觸網(wǎng)的受流質(zhì)量和旅客列車運(yùn)行的舒適性。就受電弓/接觸網(wǎng)的受流問題而言，由于接觸網(wǎng)是由接觸線構(gòu)成的，對這樣的彈性結(jié)構(gòu)很難用一套試驗(yàn)設(shè)備來進(jìn)行其動(dòng)態(tài)性能的模擬和研究，因此大部分弓網(wǎng)試驗(yàn)都是在現(xiàn)場進(jìn)行的，一些室內(nèi)試驗(yàn)要么太復(fù)雜而難以實(shí)現(xiàn)，要么太簡單而無法真實(shí)模擬。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的快速發(fā)展使得將接觸網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與受電弓的實(shí)物模型結(jié)合在一起，形成一個(gè)新的

2、混合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)成為可能。在這個(gè)混合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)中，受電弓是實(shí)物（可測試其動(dòng)態(tài)特性），而接觸網(wǎng)是一個(gè)理論模型，其動(dòng)態(tài)特性通過一套伺服系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，這樣的一套混合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)不僅可以模擬受電弓在實(shí)際運(yùn)行條件下的性能，還可以分析不同接觸網(wǎng)對受電弓動(dòng)態(tài)特性的影響。而列車平穩(wěn)性又分為垂向平穩(wěn)性和橫向平穩(wěn)性兩個(gè)方面，好的垂向運(yùn)行平穩(wěn)性相對較易實(shí)現(xiàn)，但橫向運(yùn)行平穩(wěn)性往往不佳，被動(dòng)懸掛系統(tǒng)的局限性愈來愈明顯，主動(dòng)懸掛和半主動(dòng)懸掛控制是改善列車橫向運(yùn)行平

3、穩(wěn)性的有效方法。 針對列車受電弓/接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性和列車橫向運(yùn)行平穩(wěn)性，本文主要開展了以下研究工作： （1）受電弓/接觸網(wǎng)半實(shí)物/半虛擬混合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的研究：采用對接觸網(wǎng)理論模型進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真計(jì)算的方法來虛擬接觸網(wǎng)，將該虛擬接觸網(wǎng)與真實(shí)受電弓通過液壓伺服作動(dòng)器連接在一起，組成一個(gè)虛實(shí)結(jié)合的混合模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，采用這樣的方法來開展弓/網(wǎng)系統(tǒng)的研究，為弓/網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究和參數(shù)優(yōu)化提供了一個(gè)嶄新的研究手段。 （2）

4、受電弓/接觸網(wǎng)振動(dòng)主動(dòng)控制問題的研究：針對鐵路機(jī)車受電弓系統(tǒng)存在的振動(dòng)問題，提出了一種基于模糊技術(shù)的旨在抑制振動(dòng)的主動(dòng)控制方案。在對弓/網(wǎng)系統(tǒng)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)了以工控機(jī)為主控器件的受電弓主動(dòng)模糊控制系統(tǒng)，并以SS7型機(jī)車受電弓為對象進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用主動(dòng)控制技術(shù)以后，受電弓弓頭接觸壓力波動(dòng)值大大降低，弓網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行品質(zhì)得到了明顯改善。 （3）在對傳統(tǒng)的以迭代為基礎(chǔ)的道路模擬器試驗(yàn)方法進(jìn)行分析研究基礎(chǔ)

5、上，提出一種“基于自適應(yīng)濾波器”的模擬軌道不平順的新方法：采用自適應(yīng)有限脈沖響應(yīng)濾波器的多通道逆向控制方法及其自適應(yīng)濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，使多通道振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的響應(yīng)逼近于期望響應(yīng)信號，并且給出了利用此算法進(jìn)行的模擬結(jié)果曲線。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用這種方法控制振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，精確地再現(xiàn)了期望響應(yīng)信號，滿足了試驗(yàn)系統(tǒng)的要求。 （4）在對傳統(tǒng)主動(dòng)控制策略進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一種基于車體橫向加速度和作用力直接反饋的雙環(huán)全主動(dòng)控制策

6、略，該控制方法既克服了直接以加速度為控制目標(biāo)而出現(xiàn)的跑偏問題，又使得控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定、快速的特征。 （5）針對車輛系統(tǒng)的復(fù)雜性、非線性性和時(shí)變性，從簡單實(shí)用出發(fā)，提出了基于車體質(zhì)量參數(shù)在線辯識和模糊PID控制算法相結(jié)合的控制策略，使得減振控制系統(tǒng)能夠在不同運(yùn)營條件下均能夠獲得較好的減振效果。 （6）在應(yīng)用微控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出變結(jié)構(gòu)阻尼的概念和實(shí)現(xiàn)方法，并對變結(jié)構(gòu)阻尼器的可實(shí)現(xiàn)域、示功圖進(jìn)行了分析、研究和仿真。