随机结构参数车辆在随机激励下的振动响应

为分析随机结构参数对车辆系统随机振动响应的影响,通过1/4车辆模型,研究了具有随机结构参数的非线性车辆系统在随机过程激励下的振动响应.将簧上质量、簧下质量、悬挂阻尼、悬挂刚度以及轮胎刚度均视为随机变量,考虑轮胎与车身之间弹簧的非线性,将路面不平整引起的对车辆的激励作为平稳白噪声过程建立系统的动力性方程,采用能量差法对非线性车辆系统进行等效线性化处理;通过求解李雅普诺夫方程,获得平稳随机振动响应协方差矩阵,并通过多次迭代求得稳定的等效线性车辆系统参数.算例计算结果表明:能量差法计算位移的相对误差为6.841 5%,而方程差法的相对误差为8.150 5%;用此方法计算随机响应的方差值仅用了0.8 s,而用Monte Carlo法模拟1 000次耗时70 min.      

含随机干扰的车辆跟随系统滑模控制

为验证滑模控制用于含随机干扰的车辆跟随系统的可行性,建立了车辆跟随系统模型和相应的随机车辆动力学模型.用滑模控制法设计了随机车辆跟随系统的控制器.用向量Lyapunov函数法研究了控制系统稳定性,并得到系统指数均方稳定的充分条件.仿真中设置的随机因素为车辆的阻力.仿真结果表明,在5 s内跟随车辆的加速度和速度已接近领头车辆,车间距误差小于0.05 m.      

钢弹簧故障状态的车辆动力学性能

考虑了车辆导向轮对一侧轴箱钢簧出现失效的四种工况:钢簧内外圈均断裂、外圈断裂、内圈断裂和钢簧"冻死",建立了钢簧失效工况下的车辆系统动力学模型,分析了钢簧失效对车辆动力学性能的影响。仿真结果表明:钢簧失效后,轮对的平衡位置偏离轨道中心线,全断裂工况下偏离最大,约为3mm;车辆的临界速度降低,全断裂工况下降低最大,约为30km·h-1;失效弹簧所在轮对的轮载差变化较大,全断裂工况下轮载差最大,约为50kN;转向架断裂弹簧处及其斜对角轴箱悬挂垂向力将减小,另一对角处的轴箱悬挂垂向力将增大,从而使转向架承受较大的扭曲载荷;钢簧失效很容易使脱轨系数和轮重减载率等安全性指标超过限定值,增加了车辆运行安全的隐患,在直线上200~300km·h-1速度范围内和曲线(半径为7 000m)上100~300km·h-1速度范围内,全断裂工况下的减载率都超过0.8;钢簧失效对车辆横向平稳性影响不大,但钢簧"冻死"会使垂向平稳性变差,相对于正常工况,在300km·h-1时增加约0.1。     

基于车辆1/2悬架模型复合多反馈控制策略的研究

车辆1/4悬架模型不能反映车辆的俯仰情况,且一般控制策略多以簧载质量加速度作为反馈,这样就有了一定的局限性。为更好地改善悬架性能,建立了车辆1/2半主动悬架4自由度模型,针对悬架为一非线性、有时滞、不确定系统,提出了一种新型控制策略,且在M atlab中分别进行了时域和频域仿真,并就相应指标与被动悬架、模糊控制半主动悬架进行比较。结果表明,该策略对簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷的改善非常有效,对车辆悬架的控制和开发具有参考价值。     

铁路预应力混凝土连续梁桥竖向有载自振频率研究

计算了当20辆相同的提速客车通过40 m+4×72 m+40 m部分预应力混凝土六跨连续箱形梁桥时,车辆参数对桥梁竖向有载自振频率的影响.结果表明,车辆轮对簧下质量、车辆轮对悬挂弹簧刚度、车辆长度、车体质量等对桥梁竖向有载自振频率有影响,而列车的行车速度对桥梁竖向有载自振频率没有影响.     

含不确定参数的车辆动力学模型横向稳定性分析

考虑含有不确定独立参数摄动和非线性不确定性的车辆动力模型,应用Ｌｙａｐｃｎｏｖ稳定性理论和矩阵代数技巧导出系统的稳定性准则,准则给出的扰动界关于参数空间的原点可以是非对称的,充分利用了不确定的结构特点,掖大了稳定参数域。对承受不确定悬挂的车辆轮对的横向稳定性进行了鲁棒性分析,并与已有的结果进行了比较。     

基于磁流变阻尼器的铁道车辆模糊半主动控制

研究了基于磁流变阻尼器的铁道车辆半主动悬挂系统的控制方法,建立了50自由度的车辆多体动力学模型和磁流变阻尼器的Spencer模型。运用模糊控制方法设计了基于车体加速度和速度反馈的模糊控制器,利用电压控制函数和滞回特性分离法建立了磁流变阻尼器的逆模型,用于预测控制电流。采用数值仿真方法研究了基于磁流变阻尼器的模糊半主动悬挂系统的特性,分析了装用半主动悬挂系统车辆的动力学性能。仿真结果表明：采用基于逆模型的模糊控制方法,阻尼器实际阻尼力能有效跟踪控制系统的期望阻尼力。相对于被动悬挂,基于磁流变阻尼器的模糊半主动悬挂系统能够有效地减小车体1～10 Hz范围内的振动,改善车辆的运行平稳性。当车辆运行速度为250 km·h-1时,振动加速度减小53．3％。当车辆运行速度为100～300 km·h-1时,车辆运行平稳性指标改善率为6％～9％。     

铁道车辆自供能量横向主动悬挂系统

为了减少车辆主动悬挂对外部能源的消耗,设计了自供能量主动悬挂系统,建立了车辆半车简化横向悬挂动力学模型,设计了LQG控制器,并利用随机振动理论分析了系统能量平衡存在的条件,采用Matlab/Simulink对系统的运行效果进行了仿真。仿真分析结果表明:自供能量主动悬挂系统比半主动和被动悬挂拥有更好的隔振效果,且当直流电机作动器的等效阻尼系数大于规定值时,系统在实现主动减振控制的同时还能够反馈能量。     

客车转向架回转阻力矩特性

建立车辆系统数学模型,理论分析转向架相对车体的回转运动过程,推导装备空气弹簧转向架车辆的回转阻力系数计算公式.利用参数试验台进行回转阻力系数测试,验证数学模型和理论计算结果的可信性,分析动拖车在不同载重下的回转阻力系数分布规律,研究空簧状态对回转阻力系数的影响.分析结果表明:空簧正常、过充状态下理论计算值均低于试验值,最大相差0.02,原因为理论计算时未考虑不同转动速度下的空簧动刚度特性与其他悬挂部件的阻力作用;回转阻力系数与转动角度和转动速度成正比,1.0(°)·s-1时的回转阻力系数要远大于0.2(°)·s-1时的结果,最大相差0.047;在空簧失气状态下,试验值大于计算值,且转动速度越大,差异越显著;空簧过充对回转阻力系数影响不大,最危险工况为拖车空车在空簧失气状态下,回转阻力系数为0.093.     

基于路面识别的主动馈能悬架多目标控制与优化

针对主动悬架减振性能和馈能特性在不同等级路面适应性较差的问题,建立了非线性电磁主动悬架模型;考虑车辆在行驶过程中悬架簧上质量存在不确定性,提出了一种主动悬架自适应滑模控制器;基于不同路面下悬架动力学响应数据,采用自适应模糊神经网络算法识别路面等级,确定控制器目标系数,实现了主动悬架安全性和舒适性之间的协调;研究了电磁主...     

车辆底架悬挂装置减振器弹簧设计方法研究

为减小悬挂装置的振动,需要在车体和悬挂装置之间安装减震器.减震器的设置,对振动效应的影响较大.首先建立了车辆-悬挂装置的动力学模型,模型中特殊考虑了悬挂装置及减震器的动力学性质.并将减震器性能作为设计参数.运用矩阵摄动理论,推导出了减震器弹簧对频率的影响.采用该理论,可方便的对减震器的弹簧进行设计,使悬挂系统避开一些敏感频率,达到减震、预防共振发生的目的 .     

能量回馈式主动悬挂的鲁棒控制器设计

为了改善具有参数不确定的能量回馈式主动悬挂系统的稳定性、减振性能以及能量回馈性能,对含摄动的系统模型进行了鲁棒控制器设计,并给出了系统的能量平衡条件.在MATLAB/SIMULINK下,对控制系统进行了仿真.结果表明,鲁棒控制器使得能量回馈式主动悬挂系统稳定;相比传统最优控制器,减振性能得到明显改善;控制作用力、悬挂动...     

高速客车非线性模型动力学分析

本文建立客车动力学的非线性模型,分析各种非线性结构,悬挂参数对车辆动力性能的影响,着重讨论高速车辆的横向稳定性和在轨道随机不平顺激扰下的运行平稳性。本文还应用研究结果优选出适合我国高速铁路运行的车辆参数匹配。     

移动荷载下简支梁桥3种车桥耦合模型研究

依据振动理论和欧拉-贝努利梁假设,推导了简支梁在移动车轮加簧上质量模型、四分之一车模型和二分之一车模型3种不同车辆模型与桥梁系统竖向振动微分方程.采用模态叠加的离散化方法,将偏微分方程转化为变系数常微分方程,并将微分方程数值积分的Runge-kuntta方法引入到该时变系统的振动响应中来.结果表明,3种车辆模型都可以反映出移动荷载作用下车桥耦合振动的总体规律,但考虑车体刚度的影响更能体现车桥耦合振动的真实性.     

车辆-货物-约束系统侧翻失效力学特性的研究

建立了车辆-货物-约束系统的力学模型,采用侧向加速度作为车辆-货物-约束系统的侧翻指标,分析计算得到载货车辆的侧翻临界值.在该翻临界值的基础上,建立货物-约束器模型,分析货物不发生倾翻和滑移时所需约束器的数量.     

基于因子模型的跨坐式单轨车辆抗倾覆性能

针对跨坐式单轨车辆抗倾覆性能影响因素繁多且复杂的特点, 利用降维思想提出一种综合评价车辆抗倾覆性能的方法, 并分析其影响参数敏感性; 基于浮心高度、柔性系数和临界侧滚角的定义, 推导了针对跨坐式单轨车辆的3个指标计算方法, 讨论了3个指标的区别, 综合提出13个可量化的抗倾覆影响因子; 基于测试和仿真数据建立了跨坐式单轨车辆的抗倾覆影响因子模型, 计算得到5个主因子和各参数的影响权重; 提出以抗倾系数来综合评价跨坐式单轨车辆的抗倾覆性能, 并得到其便捷计算方法; 利用多体动力学软件Universal Mechanism建立车辆-轨道参数化动力学模型, 验证了所得到的参数权重与评价指标的准确性。分析结果表明: 跨坐式单轨车辆的浮心高度、柔性系数和临界侧滚角均能不同程度地反映车辆抗倾覆性, 但不能体现参数敏感性; 跨坐式单轨车辆的抗倾覆性能受稳定轮与轨道梁表面接触状态的影响明显, 当稳定轮一侧脱离轨面时, 车辆的抗倾覆性能下降约50%;影响车辆抗倾覆性能的5个主因子分别是稳定轮、二系悬挂、横向跨距、一系悬挂和车体; 适当降低稳定轮垂向位置和车体质心位置, 增大水平轮预压力和走行轮横向跨距可有效提高跨坐式单轨车辆的抗倾覆性能。      

磁浮列车车辆—轨道耦合振动及悬挂参数研究

基于磁浮列车车辆－轨道耦合振动模型,建立了动力学方程,利用编制的仿真程序对车辆轨道的耦合动进行仿真分析,对于悬挂参数特别是模块侧滚约束参数的影响进行定量研究,确定了悬挂参数的取值范围,并据此对青城山磁浮试验车的悬挂参数和设计提供出了建议。     

整备车辆悬挂系统垂向衰减特性分析

针对车辆系统的振动特点,搭建了双质量系统垂向分析模型;基于悬挂系统的线性假设理论,求解悬挂垂向衰减方程,探究了悬挂垂向衰减的规律;以某型高速动车组为例进行了实车试验,测得了车辆一位端、二位端以及车辆中部截面垂向衰减曲线,试验结果表明悬挂系统垂向振动以指数形式衰减;同时,验证了被试车辆一位端及二位端悬挂参数匹配的差异性,为车辆参数优化提供了数据积累及技术支持.     

磁流变阻尼器悬架的一种半主动控制策略

采用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)建立磁流变阻尼器的逆向模型。综合考虑车辆行驶平顺性和操作稳定性,在结合天棚、地棚阻尼控制和T-S型模糊系统特点的基础上,提出了一种模糊混合控制策略。在MATLAB/Simulink中分别建立磁流变阻尼器模型、逆向模型、模糊混合控制器和随机路面激励,与ADAMS/View中建立的1/4车辆悬架模型进行联合仿真。联合仿真的结果表明:与天棚控制、地棚控制相比,模糊混合控制策略有效地改善了簧载质量加速度、悬架动行程和轮胎动变形。     

基于SIMPACK的磁悬浮车辆耦合动力学性能仿真模型

为了有效评价磁悬浮车辆动力学性能,引入SIMPACK仿真软件,根据磁悬浮车辆多体系统动力学拓扑关系图,建立了磁悬浮车辆-轨道-控制系统的耦合动力学模型,分析了试验结果和仿真结果。在模型中,磁悬浮车辆被视为多刚体,并具有两系悬挂系统,轨道被视为弹性欧拉梁,并考虑了磁悬浮车辆的控制系统性能。数值分析结果表明:梁的最大变形的计算值为1.5mm,试验值为1.6mm,车体的垂向加速度仿真结果与试验结果基本一致,利用仿真模型能较准确地预测耦合系统的动力学性能。