本文關(guān)鍵詞：EMS型磁浮列車—橋梁耦合振動控制技術(shù)研究　出處：《國防科學技術(shù)大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：磁浮交通因其非接觸、無磨損、噪聲低等特點,在我國城軌交通中呈現(xiàn)出很好的發(fā)展前景。然而,懸浮系統(tǒng)的有源特性引發(fā)的磁浮列車-橋梁耦合自激振動是傳統(tǒng)輪軌交通中沒有的新問題,也是影響磁浮交通性能和造價的關(guān)鍵問題。本文圍繞磁浮列車-橋梁耦合自激振動問題,以北京市中低速磁浮交通示范線(S1線)首列車等的試驗調(diào)試為平臺,從耦合系統(tǒng)建模,振動機理分析、主要影響因素探討、抑制算法驗證等方面開展了研究。從建模上,首次提出了用于研究磁浮列車-橋梁耦合自激振動的最小動力學模型。車橋耦合系統(tǒng)包括橋梁子系統(tǒng)和懸浮子系統(tǒng)。對于橋梁子系統(tǒng),包含橋梁、軌排及橡膠墊片等,難以有效建模。本文采用實驗建模方法,分析了實際系統(tǒng)自激振動時的狀態(tài)信號和特征參數(shù),證明可以忽略各部分的連接關(guān)系,建立橋梁子系統(tǒng)的簡支梁模型。對于懸浮子系統(tǒng),考慮到磁浮列車包含多個轉(zhuǎn)向架,每個轉(zhuǎn)向架包含四個懸浮點,轉(zhuǎn)向架和車體之間通過二次懸掛系統(tǒng)連接,本文采用逐層簡化的方法,證明了單懸浮點是研究自激振動的最小懸浮單元。從而提出了磁浮列車-橋梁耦合自激振動系統(tǒng)的最小動力學模型。從機理上,首次從三個角度闡述了出現(xiàn)自激振動的原因。本文推導(dǎo)了耦合系統(tǒng)的特征方程及穩(wěn)定性條件,得出了二次耦合項是導(dǎo)致磁浮列車-橋梁耦合系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因。其次從能量的角度,得到了懸浮系統(tǒng)的有源功率以及橋梁不斷積聚能量的條件,推導(dǎo)出了自激振動的頻率范圍。最后根據(jù)耦合系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),利用Nyquist穩(wěn)定性判據(jù),分析了自激振動的機理,得到了橋梁模態(tài)頻率、懸浮系統(tǒng)有源臨界頻率、耦合系統(tǒng)能量臨界頻率對自激振動穩(wěn)定性的影響,為優(yōu)化橋梁的設(shè)計提供了理論參考。從抑制策略上,首次借鑒電磁能量俘獲器的原理,將懸浮電磁鐵本身作為能量俘獲器的執(zhí)行機構(gòu),將橋梁作為能量俘獲器的激勵源,把橋梁振動的機械能轉(zhuǎn)化為電能,從而實現(xiàn)磁浮列車-橋梁耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定。此外,首次提出利用磁通內(nèi)環(huán)簡化耦合自激振動框圖的方法,并基于磁通內(nèi)環(huán)的狀態(tài)反饋算法,首次提出了引入橋梁速度信號和剔除橋梁位置信號反饋的自激振動抑制策略,并進行了充分的數(shù)值仿真和實驗驗證。本文建立的最小動力學模型,為深入認識耦合自激振動提供了必要條件。從三個角度對自激振動機理的探討,為指導(dǎo)橋梁和懸浮控制系統(tǒng)的設(shè)計提供了理論依據(jù)。從多個角度提出的自激振動抑制策略,已應(yīng)用于S1線首列車,提高了耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性,降低了系統(tǒng)造價,有利于電磁型磁浮列車的商業(yè)化推廣。
[Abstract]:In this paper , the mechanism of self - excited vibration of maglev train - bridge is studied by using the principle of coupling system modeling , vibration mechanism analysis , main influencing factors and restraining algorithm verification . has been applied to the S1 wire head train , improves the stability of the coupling system , reduces the cost of the system , and is beneficial to the commercial popularization of the electromagnetic maglev train .

【學位授予單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U441.3;U211.3;TP273

【參考文獻】

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本文編號：1394877