基于鲁棒模型匹配的电动汽车转向稳定性控制

四轮驱动电动汽车在高速转向行驶过程中,由于车辆存在严重非线性,会出现横摆过大、过度转向或不足转向等现象。针对这些问题,文章在深入分析横摆角速度和质心侧偏角对车辆操纵稳定性的表征关系基础上,将模型匹配自适应控制结构与鲁棒控制策略相结合,动态控制横摆角速度和质心侧偏角,纠正驾驶路径和车辆姿态,以改善车辆行驶的操纵稳定性。仿真结果表明,鲁棒模型匹配控制策略对车辆非线性有很好的适应能力。     

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。     

车辆横向半主动悬挂的神经网络自适应控制

分析了车辆半主动悬挂模型的非线性特性，提出了采用神经网络的半主动悬挂自适应控制模型，设计了神经网络辨识器和控制器，采用专门算法修正控制器网络权值，仿真计算表明，神经网络自适应控制的半主动悬挂系统能有效改善车辆横向平稳性。     

基于滑模控制的三轴重型汽车平顺性优化研究

建立了基于半主动悬架的9自由度三轴重型汽车垂向动力学模型,为提升其平顺性,针对该重型汽车模型设计了滑模控制系统,对悬架阻尼力进行控制。该控制器以天棚阻尼系统为参考,使重型汽车振动响应跟随参考系统。基于Matlab/Simulink软件对滑模控制系统进行验证,在B级路面不同车速工况下进行响应分析。结果表明,所建立的控制器在不同车速下,均能有效改善车辆垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角加速度。     

有源控制的试验研究

建立了铁道车辆1：8比例的半车4自由度横向有源悬挂试验模型，应用LQR控制方法进行了有源悬挂试验研究，并与仿真计算结果进行比较。研究结果表明，有源悬挂方式能有效地衰减振动，尤其是共振点处的振动；有源悬挂与无源悬挂要比，车体横移振幅在高频共振点附近平均降低75%左右；车体侧滚角振幅在高频共振点附近平均降低80%左右；当车体质量大于控制器设计质量时，控制效果比原设计质量的控制器要好，反之要差。     

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。     

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BP神经网络的动车组智能化控制和诊断研究

为解决因采集数据异常导致的列车控制的误动作和误诊断问题,对基于BP神经网络的动车组智能化控制和诊断方法进行了研究,建立了基于BP神经网络的预测模型,采用列车实际运行数据进行多次训练和参数调整,获取最优网络模型,结合该模型的预测值和实际值得到最终可信值,并融入到现有列车控制逻辑中进行控制和诊断。通过实验验证,采用训练模型的预测结果与实际采集值相比具有较高准确性,能够达到预测效果。实验结果表明,采用BP神经网络模型进行状态预测,并结合相关处理策略进行列车运行控制及故障诊断具有可行性。     

高速磁浮列车单转向架弯道运行导向系统研究

为分析磁浮列车通过曲线时的导向特性,以列车单个车辆转向架为对象,研究列车在弯道条件下运行时导向系统动力学的建模与控制方法,分析系统工作特性与影响因素.首先,根据刚体动力学理论,推导单转向架系统沿轨道运动的侧向偏移与偏航方程.针对二自由度导向系统模型,利用状态反馈和闭环极点配置方法,实现系统解耦和控制器设计.利用MATLAB软件搭建系统仿真模型,以实际线路的数学模型作为输入,获取不同运行速度、外部干扰等条件下导向工作状态变化,分析线路参数和运行速度的影响以及控制器的性能.最后,记录系统试验曲线,与仿真结果进行对照,两者的导向状态在跟踪轨道线路变化的趋势上基本一致,表明所建立的动力学模型具有合理性.为整车系统的动力学建模和曲线通过特性的研究提供了有效的方法.     

摆式列车主动倾摆控制的数值仿真研究

为了仿真研究摆式列车倾摆控制信号的生成和倾摆控制规律,笔者建立了摆式列车机电耦合动力学模型和倾摆系统模型。该模型通过位于头车一位构架上的陀螺仪实时检测曲线,由同一位置的横向加速度滤波信号得到倾摆控制信号,并用线性预测法得到头车和第二辆车的倾摆控制信号。设计了倾摆系统的P数字控制器和H∞鲁棒数字控制器。采用数值积分方法进行仿真计算,研究了各种计算工况下2种控制器的控制效果。针对倾摆角度、角速度和角加速度进行比较分析,结果表明,2种控制器都能很好地跟踪倾摆控制信号,在有反馈干扰或控制信号突变时,鲁棒控制器可以更好地抑制倾摆角加速度;减小P控制的比例系数可以降低倾摆角加速度,但跟踪性能变差。     

钢轨轮廓全断面高精度动态视觉测量方法研究

在高速动态条件下获取准确的钢轨轮廓检测数据是钢轨维护面临的重要现实问题。本文在分析国内钢轨轮廓检测现状和借鉴国外钢轨轮廓检测经验基础上,对钢轨轮廓全断面动态检测技术进行系统研究。详细推演钢轨轮廓全断面视觉测量方法,建立内外侧钢轨轮廓测量视觉传感器全局测量模型;分析动态检测中车辆振动对钢轨轮廓检测的影响,探明车辆不同类型振动对钢轨轮廓测量误差影响规律,提出基于正交分解的车辆多自由度振动解耦和补偿方法;研制钢轨轮廓全断面动态检测装置,并进行静态标定试验和动态测量试验,试验结果验证方法切实可行。     

神经网络预测控制在摆式列车倾摆系统中的应用

介绍摆式列车倾摆控制系统神经网络预测控制的原理及模型,分析了神经网络控制算法,列出了控制器设计的算式,探讨了预测控制系统对实测信号的预测时间为0.2s、0.68 s的预测参考输入的跟踪能力。仿真和试验表明,神经网络预测控制在摆式列车控制系统中的应用是切实可行的。     

BP神经网络在地铁运营安全评价中的应用

依据地铁运营安全评价体系及国家法律法规的要求,对于评价标准在实施过程中遇到的问题作了系统分析。建立了基于BP神经网络的地铁运营安全BP神经网络模型,系统提出了地铁运营安全BP神经网络的评价理论及其案例分析。理论分析和实践表明,BP神经网络模型计算结果合理、精度较高,在地铁运营安全评价中有很好的实用性。     

基于模糊控制的直接功率控制在双馈风力发电系统中的应用

直接功率控制（DPC）以其简洁明了的系统结构、优良的动静态性能,逐渐成为研究热点。文章提出了一种固定开关频率的双馈风力发电系统网侧直接功率控制策略,该策略基于空间电压矢量调制（SVM）,简化了滤波器的设计,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制;同时在直流电压控制环中设计了一个模糊PI控制器。最后利用软件Matlab／Simulink进行了仿真,仿真结果表明改进后的DPC策略能够实现单位功率因数,电流谐波小,具有良好的动静态和鲁棒性能;所设计的模糊PI控制器能够抑制启动时直流电压、有功和无功功率的波动,具有良好的鲁棒性。     

虚拟轨道自导型运输系统的悬浮跨接走行车辆架构

提出了一种虚拟轨道自导型运输系统列车新架构——悬浮跨接走行虚拟轨道列车.介绍了悬浮跨接走行模式的架构型式及关键部件的结构.通过车辆运动学分析,以及导向力和运动自由度匹配性分析,讨论了列车结构的循迹充分性;利用解耦控制理论分析了列车的运动解耦性.采用悬浮跨接走行模式的虚拟轨道列车在理论上可以通过全轮转向控制实现车体各个横...     

基于径向基函数神经网络的轨道交通车辆振动状态预测

通过遗传算法优化径向基函数神经网络的中心、宽度及权重等参数,构建车辆振动神经网络预测模型。通过42自由度车辆多体动力学模型,以某线路实测轨道不平顺数据作为输入,得到车辆振动加速度数据。通过训练与优化,构建的车辆振动预测模型能预测车体振动加速度变化趋势。     

神经网络在铁道车辆齿轮箱故障诊断系统中的应用

将BP神经网络技术应用于铁道车辆齿轮箱故障诊断领域,搭建了BP神经网络诊断模型,在此基础上提出了一种改进的BP算法,并将常规诊断方法所提取的典型故障信号作为神经网络的输入数据,用改进的BP神经网络进行仿真测试。测试结果表明,经过改进的BP神经网络诊断系统具有较好的诊断效率和诊断精度,达到了预期的诊断结果。     

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。     

摆式列车倾摆控制信号预测及动力学仿真

为研究摆式列车倾摆控制信号预测方法,建立“动车＋拖车＋拖车”3辆车编组的摆式列车机电耦合系统动力学模型。建模中考虑了列车系统中存在的轮轨蠕滑力非线性、钩缓作用力非线性和悬挂力非线性。摆式列车通过安装于头车前转向架的陀螺仪在线检测曲线,对测出的横向加速度信号进行滤波和实时生成倾摆控制信号。为了补偿加速度信号的滤波延时,对倾摆控制信号的预测分别采用线性插值法和线性BP神经网络预测,并仿真研究摆式列车曲线通过性能。数值仿真结果表明：线性插值法预测和神经网络预测均能有效补偿加速度信号的滤波延时,使头车及时倾摆,大幅度降低未平衡横向加速度;在输入信号波动较大和预测时间较长时,神经网络预测效果更好;倾摆控制信号的预测方法对车辆动力性能影响不大。     

无公用轴独立旋转车轮转向架直线横向动力学研究

无公用轴独立旋转车轮转向架的车辆不仅左右车轮的旋转自由度独立,而且两轮的横移和摇头也解耦。文章通过建立无公用轴独立旋转车轮转向架车辆在直线上的横向动力学客车模型,模拟实际线路,利用新型数值快速积分法进行动态仿真,得出无公用轴独立旋转车轮转向架车辆的动态响应值,并与具有相同悬挂参数的传统客车进行比较。