本文關鍵詞：基于磁流變阻尼器高速列車主動懸掛控制方法研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代生活水平的提高,人們對交通工具提出了越來越高的要求。高速列車以快捷性、舒適性等優(yōu)點而受到人們的青睞,使其日漸占據(jù)運輸行業(yè)的核心地位。然而,隨著速度的提升,列車的振動噪聲及運行穩(wěn)定性日趨嚴重。目前,針對高速列車的振動問題,基于磁流變阻尼器的主動懸掛控制系統(tǒng)取得了較好的減振效果,但是磁流變阻尼器本身存在滯回現(xiàn)象影響磁流變阻尼器的實時控制效果。因此,本文開展主動懸掛系統(tǒng)的減振控制研究,通過設計模糊PID控制器,減小磁流變阻尼器內部結構執(zhí)行時滯帶來的影響,進而改善列車的運行穩(wěn)定性和乘坐舒適性。根據(jù)磁流變阻尼器的結構特點和工作原理,建立其理論力學模型,運用simulink仿真軟件分析其動態(tài)工作特性。根據(jù)列車振動的主要原因,對引起懸掛振動的軌道不平順的振動信號進行分析并模擬。在此基礎上,建立基于磁流變阻尼器的九自由度列車主動懸掛動力學模型,以車體質心加速度、構架點頭角加速度和測滾角加速度三個參變量作為系統(tǒng)的輸出,建立狀態(tài)空間方程并求解狀態(tài)矩陣。在模糊理論的基礎上,結合本文建立的懸掛模型及PID參數(shù)整定原則,建立模糊控制規(guī)則,通過模糊控制器調節(jié)PID參數(shù)來減小因軌道不平順帶來的車體振動,因時間滯后對列車性能產(chǎn)生的負面影響。通過Simulink軟件建立列車懸掛系統(tǒng)仿真模型,分析了主動懸掛和被動懸掛在不同控制算法下的系統(tǒng)性能以及控制策略對磁流變阻尼器執(zhí)行時滯的影響,結果表明:主動懸掛系統(tǒng)性能優(yōu)于被動懸掛,且模糊PID復合控制比任何單一控制方式的效果都要好。在理論和仿真研究的基礎上,搭建基于磁流變阻尼器的懸掛系統(tǒng)振動實驗臺,并設計測試控制系統(tǒng),開展空載和滿載兩種工況的實驗。在不同的激勵信號和控制算法下,通過計算機顯示和記錄測控系統(tǒng)采集的振動信號,并加以分析試驗臺的振動響應特性。結果表明,實驗結果與理論分析基本一致,實驗驗證了試驗臺的減振功能和模糊PID算法的可行性和有效性。
【關鍵詞】：高速列車 主動懸掛 時滯 模糊PID控制
【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
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符號說明8-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 前言10-11
• 1.2 國內外相關研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 列車懸掛系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 磁流變阻尼器（MRD）的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 懸掛系統(tǒng)中時滯的影響及研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 列車懸掛系統(tǒng)控制算法的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文研究的主要內容17-19
• 第二章 基于磁流變阻尼器的主動懸掛系統(tǒng)動力學建模19-33
• 2.1 引言19-20
• 2.2 磁流變阻尼器的研究20-25
• 2.2.1 磁流變阻尼器的結構特點和工作原理20-22
• 2.2.2 磁流變阻尼器的動力學模型22-23
• 2.2.3 磁流變阻尼器的數(shù)值仿真及分析23-25
• 2.3 軌道不平順激勵的研究25-28
• 2.3.1 軌道不平順機理和軌道譜描述25-26
• 2.3.2 軌道不平順數(shù)值模擬26-28
• 2.4 主動懸掛系統(tǒng)動力學模型28-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第三章 主動懸掛系統(tǒng)模糊PID理論研究和控制器設計33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 模糊控制的理論研究33-40
• 3.2.1 模糊控制的理論基礎33
• 3.2.2 模糊控制原理33-34
• 3.2.3 模糊控制器的設計理論34-40
• 3.3 PID控制算法的理論研究40-42
• 3.3.1 PID算法的基本原理40-42
• 3.3.2 PID控制器特點42
• 3.3.3 PID控制器的仿真模型42
• 3.4 主動懸掛系統(tǒng)模糊PID控制器設計42-45
• 3.4.1 模糊PID控制原理43
• 3.4.2 PID參數(shù)模糊調整模型的建立43-45
• 3.5 本章小結45-46
• 第四章 基于模糊PID算法的磁流變懸掛系統(tǒng)仿真46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 基于磁流變阻尼器的懸掛系統(tǒng)仿真模型搭建46-47
• 4.3 仿真結果分析47-55
• 4.3.1 不同控制方式下的懸掛系統(tǒng)仿真結果與分析47-49
• 4.3.2 被動控制下有無時滯的仿真結果對比與分析49-50
• 4.3.3 PID控制有無時滯懸掛系統(tǒng)仿真結果與分析50-51
• 4.3.4 模糊PID控制有無時滯懸掛系統(tǒng)仿真結果與分析51-53
• 4.3.5 不同控制方式對磁流變阻尼器的影響53-55
• 4.4 本章小結55-56
• 第五章 基于磁流變阻尼器的懸掛系統(tǒng)的實驗研究56-64
• 5.1 引言56
• 5.2 基于磁流變阻尼器的懸掛系統(tǒng)測試系統(tǒng)設計56-59
• 5.2.1 懸掛試驗臺測試系統(tǒng)基本原理56-57
• 5.2.2 測試系統(tǒng)硬件設備57-59
• 5.2.3 實驗測試方案59
• 5.3 實驗測試結果及分析59-63
• 5.4 本章小結63-64
• 第六章 總結與展望64-66
• 6.1 主要工作回顧64-65
• 6.2 本課題今后有待改進和突破的地方65-66
• 參考文獻66-70
• 附錄A 部分仿真程序70-72
• 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學術論文72-73
• 致謝73

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