列車橫向懸掛控制策略研究.pdf

1、列車在高速運行時，由于軌道不平順輸入影響，使得列車產生橫移、側滾和搖頭振動，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重點和難點。由于列車橫向運動模型是復雜的動力學系統(tǒng)，具有非線性、時變，多變量等特點，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)學模型，具有人工智能的特點，在列車橫向半主動懸掛控制中顯示出很強的優(yōu)勢。因此，本文在建立17個自由度的列車橫向運動模型基礎上，分別設計了普通、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構。列車橫移、側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)設計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)經驗設計模糊控制器的控制規(guī)則，從而調整可變阻尼器的阻尼，減少列車橫向振動。仿真結果表明，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，并將其應用于列車橫向半主動懸掛系統(tǒng)。在建立的17個自由度的列車橫向運動模型基礎上，設計了變論域模糊控制器。仿真結果表明，變論域模糊控制在列車橫移、側滾和搖頭振動、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，采用了基于復形法的生物地理優(yōu)化算法。仿真結果表明，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)設計了列車橫向半主動懸掛混合模糊控制器。在變論域模糊和進化算法優(yōu)化的模糊控制基礎上，把兩種控制策略結合起來，設計混合模糊控制器。研究結果表明，在控制因子為0.5時，控制器混合效果最佳，并在控制因子為0