高速列车横向半主动悬挂系统模糊控制

为了抑制由高速车体摇头引起的车体横向振动,构造了高速列车横向半主动悬挂系统模糊控制结构,采用模糊控制策略,以减振器的实际阻尼力和车体、构架的横向振动加速度为反馈输入,对车体前后横向悬挂系统的可调减振器进行双闭环反馈独立控制.以美国六级轨道谱为输入,在列车运行速度为270 km·h-1时,结合表征列车悬挂系统横向振动特征的17自由度动力学模型,对半主动悬挂机车和被动悬挂机车的横向振动、摇头振动进行计算.计算结果表明:采用半主动悬挂的高速车体平稳性改善了12.54%,摇头振动幅值减少了35.00%,横向振动幅值减少了48.45%,在车体固有频率(1～6 Hz)附近,车体横向振动、摇头振动抑制达到50%.可见,该控制结构和控制策略能够明显抑制车体横向振动.     

基于柔性多体动力学的地铁车辆半主动控制

为了对地铁车辆的运行性能实现更准确的评估和更有效的优化,借助有限元理论和子结构理论建立了车体和转向架构架等关键零部件的柔性动力学模型;基于天棚半主动控制算法和柔性多体动力学理论,建立了考虑半主动控制悬挂的地铁车辆刚柔耦合动力学模型;考虑轨道随机不平顺的影响,研究了半主动控制悬挂以及结构柔性对地铁车辆运行稳定性和乘坐舒适性的影响。研究结果表明:相对于传统的悬挂装置,天棚半主动控制极大降低了车辆的振动加速度,并使其变化趋势更加平缓,对车辆的低频振动有明显的抑制作用;采用本文的研究参数,天棚半主动控制在直线段可使车辆的垂向Sperling指标和垂向振动加速度均方根(RMS)分别降低26.8%和7.5%,使车体横向Sperling指标和横向振动加速度RMS分别降低8.8%和4.9%,而在曲线段,天棚半主动控制可使车辆垂向Sperling指标和垂向振动加速度RMS分别降低25.1%和5.7%,使横向Sperling指标和横向振动加速度RMS分别降低15.6%和8.3%,车辆的乘坐舒适性和运行稳定性大幅提升;考虑结构柔性时,车辆的垂向Sperling指标和垂向振动加速度RMS相比于未考虑结构柔性时分别增大了4.3%和6.8%,横向Sperling指标和横向振动加速度RMS分别增大了3.0%和3.4%。可见,车体和构架的结构柔性对车辆的动态特性有较大影响,在对车辆运行稳定性和乘坐舒适性进行计算和评估时不可忽略。      

磁流变半主动座椅悬架建模及振动特性分析

磁流变阻尼器力学模型及控制电流逆模型对半主动控制系统的控制精度具有重要影响.采用正弦及余弦型魔术公式，基于骨架曲线与滞回分离的建模方法，建立改进的磁流变阻尼器动态阻尼力模型；采用基于Sobol序列的差分-禁忌混合优化算法对阻尼力模型进行参数识别，构建包含激励特性及控制电流参数的通用数学模型；在试验测试及正向模型基础上，利用自适应神经模糊系统建立阻尼器控制电流逆模型.研究结果表明：本文建立的正逆模型均能够有效表征磁流变阻尼器的非线性行为及滞回特性；改进魔术公式模型在不同激励特性及电流工况下的平均百分比误差在3.4%附近变化；逆向动力学模型计算的控制电流误差均方根值为0.086 9～0.1171 A；经过控制电流逆模型与阻尼器正向模型串联模型计算的预测阻尼力误差均方根值为阻尼器最大阻尼力的5.6%；通过试验测试与仿真结果对比，验证了本文提出的阻尼器数学模型具有较好的精度和适用性，能够改善座椅悬架系统振动传递特性.     

基于二系垂向作动器与压电作动器的动车组车体振动控制

为了减小高速动车组车体刚性与弹性振动, 提出了一种基于二系垂向作动器与车体压电作动器的高速动车组车体振动主动控制方法; 基于某型高速动车组, 设计了一种在车辆二系安装垂向作动器, 在车体底架布置压电作动器, 运用H_∞鲁棒最优控制器进行车辆协调控制的主动减振方法; 建立了基于车辆动力学参数的刚柔耦合减振力学模型, 采用H₂及H_∞准则优化压电作动器与压电传感器布置位置, 运用鲁棒最优控制方法设计了H_∞反馈控制器; 利用MATLAB仿真了减振装置与主动控制方法对车辆动力学性能的影响, 比较了被动悬挂车辆、仅安装二系垂向作动器车辆与采用主动控制车辆的动力学性能差异。研究结果表明: 压电作动器与压电传感器布置在距车体左端距离为7.15、12.25、17.35m处车体一阶及二阶弹性模态归一化H₂及H_∞范数最大, 可以作为压电作动器与传感器的布置位置; 基于二系垂向作动器与车体压电作动器的鲁棒最优控制方法能够有效地抑制车体的振动, 一阶垂弯振动频率处车体中部和转向架上方的加速度功率谱分别减小为被动悬挂车辆的5%、10%;速度越大, 振动加速度抑制效果越明显, 当车辆的运行速度为200km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小10%, 当车辆的运行速度为350km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小18%;相对于被动悬挂, 二系垂向作动器输出力功率谱在车体浮沉与点头振动频率处的量级为106 N2·Hz-1, 对车体刚性振动有较大抑制作用, 压电作动器电压功率谱在车体一阶垂弯振动频率处达到峰值4 000V2·Hz-1, 对车体弹性振动有较大抑制作用。      

基于涡激振动的动车组隧道内列尾横向晃动机理

针对时速160 km动车组在单线隧道内列尾横向晃动问题,提出列尾气流涡脱效应引起车体涡激振动而导致列尾横向晃动的机理,研究了车辆悬挂参数改进等相关抑制措施;根据某动力车结构参数,建立车辆横向动力学模型,结合半经验非线性涡激振子模型,实现涡激振动时车辆流固耦合横向动力学计算。计算结果表明:单线隧道内动车组列尾较大的横向涡激力以及涡激频率与车体蛇行频率共振是引起晃车的主要原因;减小横向涡激力、提高车辆蛇行运动稳定性是减小晃车幅值的有效措施;针对该动力车,需避免较低等效锥度的轮轨接触,以防车辆一次蛇行导致涡激振动加剧;当转向架抗蛇行减振器阻尼由800 kN·s·m-1减小到400 kN·s·m-1,涡激共振时车体后端横向振动加速度幅值减小40%;车辆二系横向悬挂采用天棚阻尼半主动控制时,可以有效减小涡激共振区车体横向振动幅值,并能兼顾车体前后端横向平稳性。      

基于磁流变阻尼器的车辆悬架振动优化控制

针对磁流变(MR)阻尼器所固有的高度非线性特性,提出运用神经网络技术建立MR阻尼器的神经网络模型来模拟其逆向动特性,即给定MR阻尼器的位移、速度和期望输出力,预测所需的输入电压.同时将该逆模型与LQR主动控制方法结合形成闭环反馈控制,从而建立起基于MR阻尼器的车辆悬架半主动控制.仿真结果表明,这种半主动控制策略是可行的,较被动悬架系统其减振效果得到明显改善.     

弓网垂向振动半主动和主动控制仿真

为了改善高速列车受电弓垂向动力学性能,建立了受电弓非线性垂向动力学模型、弹性悬挂接触网垂向有限元动力学模型和车辆动力学模型。考虑弓网耦合振动和轨道激扰,采用受电弓框架顶点或弓头的垂向位移和速度反馈,将半主动控制减振器或主动控制作动器安装在受电弓基座和框架之间。应用数值仿真方法,研究了受电弓接触网垂向耦合振动的半主动和主动控制,并对其控制性能进行了比较。比较结果表明:与无控制时相比,在车速为250 km.h-1时,弓网接触压力方差最小减小值为26.84%,在车速为300 km.h-1时,最小减小值为20.88%,因此,采用半主动和主动控制能明显减小弓网振动和接触压力的低频波动,改善了受流质量,且半主动控制系统结构简单,易于实现,在不动作时不会改变受电弓本身的动力学性能。     

新型全自动轨道巡检车动力学性能

为准确评估某新型全自动智能轨道巡检车的动力学性能,开展了轨道巡检车动力学数值仿真;轮轨接触采用非椭圆多点接触Kik-Piotrowski算法模拟,车辆系统建模过程中考虑悬挂力元非线性与轮轨接触几何非线性特性等因素,同时考虑车载设备参振影响;针对车轮踏面表面包裹高硬度聚氨酯的特殊结构,利用有限元软件ABAQUS建立了轮轨局部接触模型,采用Mooney-Rivlin橡胶模型模拟了聚氨酯特殊性质,计算了轮轨等效接触刚度;根据有限元计算结果修正了Kik-Piotrowski算法中的相关参数;基于Craig-Bampton模态综合法和多体动力学软件UM建立了车辆-轨道刚柔耦合模型;为验证仿真模型的准确性,开展了实车动力学试验;重点分析了直线和300 m小半径曲线,运行速度10~30 km·h-1工况下巡检车的振动响应。研究结果表明:车辆正常运行时,中间视觉模块垂向最大加速度大于左侧视觉模块垂向最大加速度,横向最大加速度小于左侧视觉模块横向最大加速度,车架最大加速度大于视觉模块最大加速度;车架中部易产生垂向弯曲变形,和视觉模块安装位置有胶垫减振有关;轨道巡检车在直线和300 m小半径区间运行性能整体良好,其中车辆在300 m小半径曲线段内30 km·h-1运行时,轮重减载率最大可达0.92,车架部位振动响应较大,为保证车载设备的安全性和避免车辆脱轨的风险,建议曲线段内检测速度控制在20 km·h-1左右。      

两联关节式集装箱平车动力学仿真模型

结合两联关节式集装箱平车采用关节连接器连接,关节处共用一个转向架的特点,考虑了轮轨接触几何关系、轮轨蠕滑力、各种悬挂特性和关节连接器等非线性因素,应用NUCARS动力学仿真软件,建立了两联关节式集装箱平车的数学模型,采用数值仿真方法,分析了车辆系统的运动稳定性、曲线通过性与运行平稳性。分析结果表明:两联关节式集装箱平车的蛇行失稳临界速度具有一定的速度裕量,曲线通过性能指标满足GB/T5599-1985规定的限度范围,在120km·h-1的速度范围内,车体的横向与垂向平稳性指标均小于3.5的优级标准,因此,两联关节式集装箱平车具有较好的动力学性能,能够满足集装箱平车120km·h-1运输速度的要求。     

磁流变阻尼器及其控制系统动态响应试验研究

磁流变阻尼器是一种阻尼可控器件，通过调节励磁线圈中的电流可以灵活改变磁流变液的流变特性，从而改变阻尼器的阻尼力。指出了振动半主动控制对阻尼器及其控制系统动态响应要求，分析了阻尼器响应时间的影响因素，设计了响应时间试验系统。经测试。阻尼器连同控制系统具有响应速度快、输出精度高等特点，能满足一定频率范围的半主动实时控制要求。     

动态交通控制—交通分配组合模型的求解算法研究

介绍了动态交通控制-交通分配组合模型(DTCA),在此基础上研究了动态交通控制-交通分配组合模型算法,即DTCA算法,并通过计算机编程根据所给算法思想求解了一个设有交通控制信号的简单网络,并通过对算例结果的相关数据分析,说明了动态交通控制-交通分配组合算法的合理性。     

适用于非线性对象的神经元非模型控制方法

改进了神经控制器的输入信号处理函数，设计出一种非线性转换器，能有效提高神经元非模型控制器对非线性对象的适应能力。仿真试验表明，新的神经元控制器能有效地克服非线性的不利影响，具有响应快速和强鲁棒性，对过程参数的变化和负荷干扰都有较好的自适应能力。同时该控制器保留了简单，实用，无需对象模型等优点，能方便地应有竽具有非线性的工业过程控制。     

基于分散变结构理论的BTT UUV控制设计

为满足无人水下航行器(UUV)快速机动的需求,将倾斜转弯(BTT)技术应用于其自动驾驶仪设计.由于航行器运动过程中存在通道间耦合以及外界干扰,故可将系统表示成具有非匹配不确定性的关联大系统形式.根据变结构局部模型跟踪原理和参考模型设计方法,利用左特征向量和Lyapunov稳定性理论设计切换函数及变结构控制系统.对所设计的系统进行仿真验证,结果表明该控制系统对系统关键状态具有较好的稳态跟踪性能,满足倾斜转弯UUV机动要求,且结构简单易于工程实现.     

城市快速路速度引导预测控制模型

在城市快速路控制系统中,将速度引导作为控制变量,建立了宏观动态交通流模型。以车辆总行程时间与速度引导为目标函数,计算了城市快速路入口区域流量和匝道入口区域流量,建立了快速路速度引导预测控制模型,对速度引导进行优化设计,利用MATLAB软件对下游交通流突变进行仿真分析。分析结果表明:通过速度引导控制,交通流平均速度由72.704 6km.h-1上升到74.167 6km.h-1,交通流平均密度由23.011 2veh.km-1下降到21.156 7veh.km-1,波动均小于8%;速度方差下降,且最大值仅为420(km.h-1)2;速度引导控制前后的速度方差与密度方差之比分别为3.57、1.91;在交通流突变时段内,速度引导控制前后的速度方差与密度方差之比分别为4.56、2.34。可见,速度引导控制模型有效。     

城市交叉口交通控制模型的退化研究

针对交叉口交通控制模型在理论研究中效果明显,在实际应用时经常出现模型失配的问题,本文提出交通控制模型的模型退化概念。构建具有多控制变量的交叉口交通控制模型,分析导致模型退化的原因并给出退化路径,利用OSP(Open Simulation Platform)在线交通仿真平台对交通控制模型退化的各阶段模型的典型控制策略进行对比分析。结果显示：在应对过饱和状态时,先进的控制策略能够更好地响应交叉口通行能力系数的变化;随着模型退化加剧,所匹配的控制策略对交叉口的控制效果逐步降低,证明模型退化概念的可行性和有效性。     

城市道路中的通道控制模型

将高速公路中通道控制的概念应用于城市道路，研究了这种控制模式在城市中的应用范围，讨论了通道控制策略，采用总行程时间作为控制变量，分别推导了总行程时间的各组成部分，并建立总行程时间最小控制策略下的通道控制数学模型和控制流程。数值算例结果表明：采用总行程时间最小为控制策略的城市交通通道控制方法，可使系统达到最佳。     

A New MPEG-2 Rate Control Method Based on Model Classification

The paper proposed a new MPEG-2 rate control method that is based on model classification. The macro-blocks are classified according to their prediction errors, and different parameters are used in the rate-quantization and distortion quantization model. The different model parameters are calculated from the previous frame of the same type in the process of coding. These models are used to estimate the relations among rate, distortion and quantization of the current frame. Further steps, such as R-D optimization based quantization adjustment and smoothing of quantization of adjacent macroblocks, are used to improve the quality. The results of the experiments prove that the technique is effective and can be realized easily. The method presented in the paper can be a good way for MPEG rate control.     

城市快速路出口匝道与衔接交叉口整合控制模型

在出口匝道接地点离交叉口距离过近时,为避免衔接交叉口的拥堵易回溢至快速路主线,提出一种基于CTM的出口匝道与衔接交叉口的整合控制模型.在出口匝道存在超长排队时,实行相位绿灯延长或绿灯提前激活策略;在出口匝道不存在超长排队时,以出口匝道及衔接信号控制交叉口车均延误最小化为目标,实时动态优化衔接交叉口的周期和绿信比.仿真结果表明:采用控制模型,衔接交叉口的车均延误虽然增加了1.74 s,但可以将排队长度从大于200 m降低至160 m以内,从而可以保证出口匝道衔接区域和快速路主线的畅通,因此,控制策略及模型合理有效.     

灰色系统理论在水泥稳定碎石施工质量控制中的应用

根据灰色系统理论的预测,针对水泥稳定碎石施工质量控制,以强度控制指标为例建立灰色模型,并采用灰色绝对关联度分析模型的精度,同时引入新陈代谢模型来增强预测模型的适应性.通过模型计算值与实际值的比较分析可知,该模型具有合理性和可靠性.     

一种基于角色的强制访问控制模型

提出了RBMAC模型,将BLP、BIBA和RBAC融合.RBMAC模型以组织机构的层次化结构描述信息类别和用户角色,以文件处理过程的关键节点描述完整性级别,引入可信主体、任务、角色扮演者和角色聘请的概念,满足重要信息系统的访问控制需求.文中给出了RBMAC模型的形式化描述和安全性定理,提出了模型预定义、任务分配、角色聘请和安全级别匹配4个阶段的操作模式.模型以可信主体调整文件保密级别、完整性级别和信息类别,与重要信息系统的管理运行模式一致,经实际系统试验证明,具有较高的实用性.