基于神经网络的4WD电动汽车AFS/DYC解耦控制研究

基于二自由度线性化模型,分析了质心侧偏角和横摆角速度之间的耦合现象;在七自由度非线性汽车模型基础上,利用BP神经网络构造了自适应解耦控制器。设计了2个车辆姿态参数控制器,以状态参数理想模型的输出作为控制目标,分别控制汽车的质心侧偏角和横摆角速度,实现车辆主动安全控制。仿真结果表明,基于BP神经网络的解耦控制能够跟踪状态参数的理想值,提高汽车在极限工况下的行驶安全性和操纵稳定性。     

胶轮轻轨车辆的轮胎力学模型及其仿真分析

介绍了胶轮轻轨车辆的轮胎分类及其构造。通过对轮胎的力学特性、轮胎力学模型的分析,运用"MF"模型在Simulink软件环境中建立了轮胎力学模型,并分别在转向、制动两种工况下对模型进行了仿真分析。阐述了轮胎侧偏角和纵向滑移率对轮胎力的影响。     

车架弹性对重型汽车操纵稳定性及行驶平顺性分析

以东风牌载货汽车为研究对象,利用有限元方法及虚拟样机技术建立整车多刚体模型和考虑柔性车架的整车刚弹耦合模型。在验证虚拟样机刚柔耦合整车模型正确性的基础上,比较分析不同工况下两整车模型操纵稳定性和行驶平顺性性能。结果表明:车架柔性越大,其低阶固有频率越低,反之,低阶固有频率越高;车架柔性对整车操纵稳定性影响不大,对行驶平顺性有较大的影响,车速越高,平顺性越差,路面越粗糙,总加权加速度值越大,舒适感越差,适当增加车架刚性可以有效改善整车行驶性能。因此,该方法为汽车车辆开发设计车架提供了理论依据。     

基于非线性车辆模型的行驶状态与路面附着系数估计

路面状况和行驶状态的准确识别是车辆安全行驶和主动控制的重要依据。为了验证车辆行驶状态和路面附着系数估计的有效性,建立了包含Dugoff轮胎模型的四轮三自由度整车仿真模型,提出了基于扩展Kalman滤波理论的车辆行驶状态与路面附着系数估计算法。车辆在设定的双移线路面附着系数分别为0.8、0.7、0.6的工况下进行仿真,对比车辆的运动状态和车辆转向输入激励的趋势的一致性,验证了该模型的合理性。结合该模型计算出的Dugoff轮胎模型纵向和侧向归一化力,通过Matlab编程实现扩展卡尔曼算法估计,算法估算得到的汽车行驶状态参量和路面附着系数与仿真值进行对比。通过结果对比表明,车辆行驶状态估计值与Simulink数值解的均方根误差(RMSE)指标最大值不大于0.03,由于轮胎与路面是动态接触,路面附着系数呈上下波动状,实现了对车辆行驶状态参量和路面附着系数的实时估计,为重型车辆稳定性控制提供了理论基础。     

橡胶轮胎跨座式单轨车辆力学性能分析

建立了跨座式单轨车辆理论模型和动力学模型,分析了单轨车辆的运动状态特别是轮胎的受力情况。仿真结果表明,导向轮和稳定轮需要结合轮胎性能设置合理的预压力,以保证车辆的抗倾覆稳定性和运行安全性,并避免过大地增加车辆的运行阻力;通过对3种导向轮与稳定轮的布置方案进行对比分析可知,合理地设计导向轮与稳定轮的布置方案,可以改变构架的转动中心,优化车辆的侧滚刚度和摇头刚度,从而改善车辆的运动状态和动力学性能,减小走行轮的侧滚角和侧偏角以及导向轮与稳定轮的侧滚角,改善轮胎的受力状态,从而减少轮胎的磨耗。     

汽车转向系统操纵性与稳定性协同最优控制研究

运用汽车二自由度模型对车辆进行主动前轮转角控制,针对车辆稳定性设计了LQR控制器,采用Carsim与Simulink联合仿真,在双移线工况下验证了控制器的可行性。通过大量仿真与系统分析,得到LQR参数与车辆稳定性的定性关系。在这一研究的基础上,设计了同时考虑车辆稳定性与操纵灵活性的协同控制器,采用同样的仿真方法,验证了协同控制器的优越性。结果表明,LQR控制可以提高车辆的稳定性;LQR控制器参数与车辆稳定性存在一定的相关性;协同控制器在LQR控制器的基础上可以起到折衷车辆稳定性与操纵灵活性的作用,为车辆控制器的设计提供了参考。     

轮轨接触几何非线性特征参数

论述了轮轨非线性接触对铁道车辆稳定性判据的影响,提出用2个特征参数对轮轨接触几何关系进行描述的新方法.通过轮轨匹配实例,对比分析了特征参数对车辆运动稳定性的影响.     

地铁车辆车体侧摆试验及参数灵敏度分析

通过车辆动力学仿真来计算车辆动态限界的方法在我国已被广泛应用。动力学模型是影响车体动态限界计算精度的关键因素,可以通过车体倾摆试验来验证动力学模型。以某地铁列车的拖车和动车为研究对象,建立了车辆非线性动力学仿真模型,开展了车体侧摆试验。通过仿真和试验的相对误差分析,验证了仿真模型的准确性;设计了关键悬挂参数的正交试验,分析了关键悬挂参数对车体侧摆角度灵敏度的影响,以及关键悬挂件非线性对误差的影响。     

铁路曲线连续梁桥车桥耦合振动分析

将曲线通过车辆和曲线连续梁桥分为两个由非线性轮轨接触力联系的振动子系统。运用车桥耦合振动理论,建立铁路车辆曲线通过模型动力方程、曲线梁桥模型及其动力方程。基于激励非线性振动的数值算法,编制曲线梁桥车桥耦合振动分析软件VCBID,进行一座铁路曲线连续梁桥车桥耦合振动响应分析。结果表明:行驶速度对曲线连续梁桥竖向振幅的影响较大,但曲线连续梁桥的竖向振幅并不总是随行驶速度的增加而增加;曲线连续梁桥的横向位移随行驶速度的增大而增大,大致呈线性关系;车辆的横向加速度、竖向加速度、脱轨系数和轮重减轻率均随车辆行驶速度的增加而增加,且均满足我国现行规范的要求。     

轨道清污车吸污效率影响参数正交试验研究

通过正交试验研究,探讨了轨道清污车辆的吸风口与道床距离、吹风口偏角、走行速度三个关键因素对吸污效率的影响规律,并得到了优化运行参数。根据正交试验结果,采用多元非线性回归方法建立了除净率和可吸最大粒径的回归模型,经验证可知:该模型具有良好的精度,可为车辆的调试、运行参数提供预测和参考。     

基于非线性因素的铁道车辆运动稳定性研究进展

围绕车辆系统中存在的非线性因素,研究分析车辆运动稳定性的学术进展及存在问题;介绍了车辆运动稳定性的概念及影响车辆运动稳定性的关键因素;评述了基于轮轨接触几何关系、轮轨蠕滑力和悬挂元件非线性因素的车辆运动稳定性的非线性振动相关研究;建议对车辆运动稳定性的非线性振动研究进行综合分析,并对其研究内容和方向进行了展望。     

车辆荷载对无缝线路稳定性的影响分析

应用几何非线性有限元理论,通过建立无缝线路轨道稳定性分析有限元模型,对不同车辆荷载作用下的无缝线路进行了温度臌曲失稳过程分析.详细比较了多种车辆类型对无缝线路稳定性的影响.结果表明:车辆荷载对无缝线路稳定性的影响是明显的,不考虑车辆荷载对无缝线路稳定性的影响来分析其稳定性是有缺陷的.     

转向架失稳的非线性计算方法研究

建立了完整的非线性动力学仿真计算模型,分别使用初始激励法和实测随机不平顺激励法两种非线性稳定性计算方法对等效锥度曲线呈平坦和呈凹形的两类轮轨匹配进行非线性稳定性计算,并对计算结果进行对比。结果发现:等效锥度曲线平坦变化的轮轨匹配形成亚临界Hopf分岔图,并且两种非线性稳定性计算方法所求临界速度基本一致;"凹"形等效锥度形成超临界Hopf分岔图,速度很小时就出现了幅值较小的极限环运动,两种非线性稳定性计算方法所求临界速度相差非常大。     

基于刚体模型的铁道车辆曲线运动轮轨力分析

针对目前借助复杂的车轨动力学仿真计算铁路线路曲线段轮轨力存在计算量大的问题,在分析铁道车辆曲线通过时运动学关系基础上,忽略车辆摇头和点头运动的影响,构建仅包含垂向、横向和侧滚运动3个自由度的刚体模型;利用质心运动定理和对质心的动量矩定理,建立车辆动力学基本方程组,由此推导出任意超高、任意线型条件下,以线路参数(平面曲线曲率、超高和轨距)和车辆结构参数(车辆质心到轨顶面距离和车辆对质心的回转半径)表达的轮轨力计算式及近似解,从而能较为高效地实现不同线路条件下铁道车辆曲线运动轮轨力预测。     

基于非线性观测器的路面附着系数估计方法

提出了一种基于非线性观测器的路面附着系数估计方法。针对转向工况下路面附着系数的实时估计问题,建立了车辆的非线性动力学模型,构造了全维观测器,以估算轮胎回正力矩。根据车辆的侧向动力学特性,将车载传感器测量值与车辆模型输出值之间的偏差作为非线性观测器的Luenberger类型反馈项,实现了对车载传感器的充分利用。通过李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性分析,确定了非线性观测器反馈环节的增益,并在Matlab/Simulink仿真环境下对该方法进行了验证。仿真结果表明,该估计方法在不同路况下具有较高的准确性。     

铁道车辆运行稳定性虚拟试验系统研究

铁道车辆运行稳定性对保证铁路运营安全具有重要影响.采用基于Web的技术方案,对铁道车辆运行稳定性系统总体设计方案进行分析.利用MatLab分析计算车辆运行稳定性,在三维CAD软件和VRML语言支持下建立虚拟试验场景.通过Asp.Net和SAI,控制和操纵网络虚拟环境中车辆运动状态.系统运行实例表明,建立的虚拟实验系统能在网络环境下有效地分析与仿真铁道车辆运行稳定性.     

货车转向架动力学性能悬挂结构设计和参数优化的综合研究

建立了货车转向架曲型悬挂系统的非线性数学模型，包括构架式转向架的轴箱悬挂、三大件式转向架侧架间的交叉支撑连接、车体与转向架之间的旁承连接等主要结构，对具有2E轴转向架车辆的非线性动力学模型进行了验证和性能模拟，比较了不同的旁承结构对运行稳定性和曲线通过性能的影响，提出了适用于货车转向架悬挂参数的优化目标和方法及进一步研究的建议。     

转臂式轴箱转向架一系悬挂等效定位刚度的分析

转向架一系悬挂横向刚度对车辆动力学性能及轮轨磨耗有重要影响。文章将轮对和两侧转臂轴箱作为一个整体进行研究,计算了转臂式轴箱转向架的一系横向定位等效刚度。得到了轮对在横向力作用下的轮对横摆、侧滚和摇头运动关系,它随轴箱定位刚度和结构尺寸参数的变化而变化。建立了2个转向架动力学仿真模型,其一系悬挂分别为转臂式轴箱结构定位和进行等效刚度计算后的简化定位结构。比较了两者的直线稳定性和曲线通过性,验证了轮对滚摆运动关系和横向等效刚度计算的可信,说明运用等效刚度建模仿真可行。     

列车曲线上制动时的安全性分析

为分析列车在曲线轨道上制动时车钩偏角对车辆运行安全性的影响,建立了前后两节车辆之间的连挂关系,导出车钩偏角随轨道曲线半径、车辆长度和车钩长度的关系,通过求解3节车辆的中间车辆车体的通用载荷方程,导出车辆前后心盘所受的横向载荷.运用多体动力学方法,建立3节车辆的动力学模型,分析前中后不同车辆长度下中间车辆的运行安全性.分析结果显示:列车在曲线轨道上制动时,轨道曲线半径与不同长度的车辆连挂方式对心盘处的横向力影响较大;重车条件下,车辆的连挂方式主要影响车辆对轨道的作用力;空车条件下,车辆的连挂方式会影响车辆的运行安全性.     

高速列车中的关键动力学问题研究

高速列车动力学性能不仅直接关系到列车运行速度能否提高,而且影响到列车的乘坐舒适性和运行安全性。针对高速列车运动稳定性、非线性随机响应及动态曲线通过动力学等高速列车关键动力学问题,开展深入研究,具有很强的工程应用背景。按照研究目的不同,建立4种车辆动力学模型(模型A～模型D)和2种列车动力学模型(模型E和模型F),建模过程中尽可能多地考虑了列车(车辆)系统中的各种非线性因素,详细给出了风挡装置、车钩及缓冲器的具体建模方法。所建立的6种动力学模型中,模型A和模型B可用于研究不同轨道条件下车辆的运动稳定性及动态曲线通…