H∞与μ鲁棒控制方法在车辆主动悬挂中的应用

在概述Ｈ∞与μ鲁棒控制的基本理论之后，着重介绍了国外学者应用Ｈ∞方法于车辆（包括磁悬浮列车）主动悬挂的鲁棒控制系统的研究情况。他们的研究结果表明：Ｈ∞优于ＬＱＧ方法，是车辆主动悬挂控制的有效方法。应用Ｈ∞和μ方法于铁路车辆主动悬挂控制，是一个具有理论意义与工程价值的研究课题。     

铁道车辆主动悬挂随机最优控制研究

研究了铁道车辆二系横向悬挂安装振动主动控制装置，即主动悬挂时的动力学性能。介绍了设计控制规律的计算方法，并应用随机最优控制理论建立了一个两个自由度的车辆模型，求解了主动悬挂的最优控制规律，在时域进行了仿真分析。研究结果表明，主动悬挂可大大提高车辆动力学性能。     

铁道车辆横向主动悬挂的H∞控制

研究铁道车辆横向主动悬挂采用H∞控制方案的振动控制效果。建立考虑车体横移、摇头、侧滚以及转向架横移的铁道车辆横向主动悬挂的控制模型。以该模型为基础,利用MATLAB软件设计铁道车辆横向主动悬挂的H∞控制器。为了验证设计得到的H∞控制器的控制效果,采用ADAMS/Rail多体动力学软件建立整车模型,与MATLAB软件进行联合仿真,比较被动悬挂、Skyhook主动悬挂、H∞主动悬挂3种情况下的仿真结果。结果表明,车辆横向主动悬挂采用H∞控制器后振动控制效果明显,有很强的鲁棒性,可以将车体横向加速度的低频部分减小2倍以上,且不会增加车体横向加速度的高频部分。     

铁道车辆主动、半主动空气弹簧悬挂系统的研究

主要研究具有空气弹簧悬挂系统转向架的铁道车辆，提出采用主动、半主动悬挂策略来改善车辆的垂直运行平稳性，并由此提出随机最优控制，阀控主动控制和半主动悬挂等三种不同悬挂控制策略。在最优控制和阀控主动控制策略中，空气弹簧既被用作二系悬挂元件，又被用作控制执行元件。在半主动悬挂策略中，连接空气弹簧和附加空气室的节流孔直径将按照控制规律来调节。理论及参数研究表明；这些控制方式是有效的，最后给出了阀控悬挂的实验结果。     

铁道车辆动力学与控制问题的研究

采用传统悬挂方式的铁道车辆，为同时满足运行稳定性与曲线通过性能要求，在结构设计和悬挂参数的选择时，不得不进行折衷，随着铁道车辆向高速发展，要全面改善车辆的动力学性能，传统悬挂方式的潜力已接近极限，需要采用主动悬挂，本文论述了主动悬挂在铁道车辆中的应用现状，研究方法和存在的问题，并介绍了一研究领域的最新发展方向，即多体动力学与控制理论相结合的，面向系统分析与设计并行的软件思想。     

铁道车辆主动减振控制系统的开发

建立了铁道车辆１：８比例的半车横向主动悬挂试验模型，开发了铁道车辆主动悬挂模型试验控制系统，应用ＬＱＲ控制方法进行了主动悬挂与被动悬挂的试验对比研究，并与仿真计算结果进行了比较。结果表明，主动悬挂方式能有效衰减振动，尤其是共振点处的振动。     

摆式列车的H∞鲁棒控制研究

在概述摆式列车基本工作原理的基础上，针对摆式列车运行环境的不确定性特点，提出了Ｈ∞控制方法。理论与试验研究表明，采用Ｈ∞控制方法符合摆式列车系统的基本设计思想，按试验模型设计的Ｈ∞车体倾摆控制系统，不仅满足要求的动态和稳态性能指标，而且在对象模型参数连续时变摄动的情况下，仍然具有相当的鲁棒稳定性能。     

我国高速列车横向半主动悬挂系统控制策略及控制方式

列车横向悬挂系统可分为被动悬挂和主动悬挂两种形式，半主动悬挂是主动悬挂的一种形式。传统的被动悬挂系统的参数无法在车辆运行的过程中实施调节，难以适应列车在高速运行时对平衡性的需求。为改善我国铁路提速后提速机车与动力车普遍存在的横向平衡性性能不佳的问题，二系横向悬挂系统采用主动悬挂方式势在必行，通过对主动悬挂系统中全主动悬挂，低频主动悬挂和半主动悬挂的特点分析，认为半主动悬挂以其能耗低，控制简单和失效导向安全性良好等优势，应是我国目前高速列车二系悬挂系统的最佳形式，在此基础上，对我国列车应采用的横向半主动悬挂控制策略和悬挂系统天棚减振控制原理作了阐述，进一步给出了半主动悬挂系统的实施方案及横向半主动天棚（shyhook)减振器的工作原理，指出针对半主动悬挂系统的车辆模型，控制方法，减振器结构和信号检测与分析等问题需进行重要研究。     

铁道车辆空气弹簧系统最优控制策略及方法研究

铁道机车车辆动力学性能的运行稳定性、平稳性和曲线通过性能是由机车车辆悬挂系统参数和轨道系统参数所决定的。改善机车车辆的运行品质有两条途径:一是提高线路等级;二是合理设计机车车辆的悬挂参数。对新修线路来说,提高线路等级会使造价增加,对于大部分既有线路来说,轨道参数是一定的,要保证机车车辆的运行品质,在很大程度上取决于机车车辆悬挂系统参数的优化选择。半主动控制是近年来机车车辆研究领域发展起来的一门新技术。本文首先介绍了最优控制的基本原理,然后运用半主动控制技术对空气弹簧进行分析,提出了一套以调节空气弹簧阻尼为目的的最优控制方案,并且运用计算机软件SIMULINK对半主动控制空气弹簧悬挂系统进行了计算机仿真。研究结果表明,运用半主动控制技术可以得到更佳的空气弹簧悬挂参数,进而提高车辆的运行平稳性。     

车辆横向主动悬挂试验对比研究

建立了铁道车辆１：８的半车４自由度横向主动悬挂试验模型，应用ＬＱＧ控制方法进行了主动悬挂与被动悬挂的试验对比研究，并与仿真计算结果进行比较。研究结果表明，主动悬挂方式能有效衰减振动，尤其是共振点处的振动；主动悬挂与被动悬挂相比，车体横移振幅在高频共振点附近平均降低８０％左右，在其余频段平均降低约３０％；车体侧滚角振幅在高频共振点附近平均降低６５％左右，在其余频段平均降低约２０％。当车体质量大于控制     

基于最优控制的半主动悬挂机车平稳性能研究

现有的半主动悬挂控制策略本身存在一定的弊端,即在有效改善车体平稳性的同时,转向架和轮对的动力学性能变差,为此采用最优控制的方法,综合考虑其性能指标,对车辆悬挂系统的半主动控制策略进行了改进研究,同时利用动力学仿真软件Simpack建立一个2C0机车控制模型,并对改进后的控制策略进行了动力学性能仿真分析.仿真结果表明,基于最优控制改进的半主动悬挂控制策略,在提高车辆平稳性的同时,转向架构架和轮对的动力学性能基本上保持不变,从而使整车性能多指标综合达到最优.     

车辆主动悬挂的鲁棒稳定性及鲁棒性能研究

研究具有参数不确定性的铁道车辆主动悬挂系统的鲁棒稳定性及鲁棒性能问题。应用μ方法进行了鲁棒控制器设计，利用数值模拟方法进行了仿真，并利用滚动振动试验台进行了整车试验验证。结果表明，控制器能明显改善系统鲁棒性能，结果是令人满意的。     

铁道车辆垂向主动悬挂的预见控制

以4轴客车为研究对象,建立4轴客车车辆的6自由度垂向主动悬挂的动力学模型。主动悬挂的常规控制策略往往对系统本身因素所引起的响应滞后问题表现出无所适从,因此,借助测定的未来目标信号或外扰,对主动悬挂设计一个预见控制器来抑制车辆系统的垂向振动。研究结果表明,采用预见控制策略使车体的垂向振动加速度响应幅值降低60%,转向架的垂向振动加速度响应幅值降低30%左右,同时系统可按设定目标值预见步数为20提前作出响应。     

采用主动悬挂技术是改善机车横向动力学性能的有效途径之一

主动控制振动技术在机车车辆中的应用研究具有重要的理论意义和实用价值.本论文对主动控制技术做了系统的研究,并把这一技术应用于改善铁道机车车辆的横向振动性能.用ADAMS/RAIL软件建立了机车仿真模型和全主动悬挂动力学方程,推导出系统的状态方程.采用线性二次型最优控制方法,用MATLAB软件编写程序并计算出最优反馈矩阵.将MATLAB软件与ADAMS/RAIL软件相结合进行仿真计算.通过对仿真计算结果的分析和研究,提出了全主动悬挂技术可以有效地改善机车车辆横向动力学性能的观点.本文还对半主动悬挂进行了仿真计算,研究表明半主动悬挂也可以比较有效地改善机车车辆横向动力学性能,但是比全主动悬挂的效果差一些,而由于半主动悬挂的结构简单,成本和维护费用较低,在机车车辆主动控制振动技术的应用研究中也应当给予一定的重视.     

209HS转向架二系悬挂问题的探讨

２０９ＨＳ转向架通过多次试验和长期运用考验，均表现出良好的动力学性能。从１９９７年提速以来，为解决２０９ＨＳ统型转向架的超限问题，铁道部车辆局决定对２０９ＨＳ转向架进行整改和动力学性能试验。由于整改中二系悬挂参数改动较大，试验结果表明对车辆的动力学性能有明显的影响。为此对２０９ＨＳ转向架的二系悬挂结构和参数匹配问题进行了分析探讨，提出了转向架优化设计中应注意的一些问题。     

采用MATLAB的车辆悬挂半主动控制的仿真研究

对将MATLAB用于车辆悬挂半主动控制系统仿真的建模方法、非线性处理等环节进行了研究，以横向模型的平稳性仿真计算为例，说明了采用MATLAB对半主动控制进行仿真计算的简例有效性。     

高速列车横向平稳性主动控制规律研究

提高列车的运行平稳性是机车车辆动力学的研究热点。本文以列车的横向运行平稳性为研究对象,采用面向对象的建模方法,建立了由3节车辆组成的车组横向动力学模型,并将作动器放置在车端构成车端主动悬挂系统。采用轨道不平顺高速谱作为输入,考虑轮轴间时延,运用遗传算法对控制器进行优化设计。研究表明,采用车端主动悬挂系统,运用本文算法,车组的横向运行平稳性得到了提高;当在端部车辆的端部二系悬挂中再并行设置作动器,并采用改进的天棚阻尼器算法后,端部车体的振动得到了有效抑制,整个列车横向运行平稳性进一步得到了改善。     

铝合金地铁车辆边梁悬挂平台研究

文章介绍了自主化研制的铝合金地铁车辆边梁悬挂平台研究的过程、边梁悬挂参数的确定、边梁悬挂车辆平台底架设备的安装结构,为该平台在车辆设计中的应用提供设计依据,同时为该平台后续升级优化提供参考。     

高速列车几种车下设备悬挂参数设计方法对比分析

为验证高速列车车下设备悬挂参数设计方法的可行性,对目前主要的3种设计方法的应用效果进行了对比分析。首先阐述了隔振设计法、动力吸振器法和动态设计3种方法理论和应用条件;接着以国内某型高速列车牵引变压器悬挂参数设计为例,分别基于3种方法对变压器悬挂参数进行了设计;最后将所设计的悬挂参数代入所建立的车辆设备系统模型中,求解出车辆设备系统的振动特性,从而对比分析了3种设计方法的可行性。研究结果表明,隔振设计法和动力吸振器设计法均未考虑车体设备的耦合振动特性和设备自身振动特性,根据动态设计法将变压器悬挂频率比设计为0.90～1.10时车辆既能拥有较好的乘坐舒适性,变压器也能拥有较好的振动水平;相比传统的2种车下设备设计法,动态设计法具有更高的可行性。研究结论可以为车下设备悬挂参数的设计方法选择提供依据。     

铁道车辆非线性随机振动响应分析

应用统计线性化方法确定铁道车辆非线性系统随机振动响应的概率结构，确定其运行的动力学特性如运行平衡性指标，悬挂动行程，轮轨间隙和轮重减载率等。为车辆非线性系统悬挂参数的优化提供了有效的途径。编制了当前国内主型客，货车转向架整车非线性数学模型的分析软件ＮＬＲＡＰ，模拟了装有２０９ＨＳ型准高速转向架双层客车和装有转８Ａ型转向架货车的非线性动力响应。