基于改进灰色预测模糊PID控制的列车多目标优化研究

针对列车自动驾驶(ATO)系统各性能指标最优问题,充分考虑灰色预测控制、模糊控制与PID控制各自的优点,提出一种改进灰色预测模糊PID控制算法。以准时性、舒适性、精准停车及能耗为指标,列车动力学方程为约束,构建列车运行多目标模型;然后采用遗传算法优化该模型,根据MATLAB软件得到列车运行目标曲线;最后利用Simulink模块搭建PID控制器仿真模型、模糊PID控制器仿真模型和改进灰色预测模糊PID控制器仿真模型,获得其对应的跟踪曲线。选用车型和线路仿真模拟,仿真结果表明:改进灰色预测模糊PID控制算法比PID控制算法和模糊PID控制算法在提高列车运行的准时性、舒适性、停车精确性以及降低能耗方面更有效。     

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.     

针对高铁车站的三维模型格式转换与集成展示

分析主流三维建模软件和转换软件的特点，针对不同软件生成三维模型的特性研究定制了对应模型转换流程，使用ArcGIS PRO软件将车站BIM模型及车站3D MAX模型转换为支持格式并在Web平台上发布，实现了不同格式的三维模型在WebGIS系统中的集成展示及车站的全方位可视化管理，显著提高了高铁车站可视化管理水平。     

动车组制动系统定置试验台的仿真研究

动车组制动系统定置试验台是研究动车组制动系统的重要装备,直通制动控制单元是其完成空气制动控制的关键部分。运用AMESim软件完成直通制动控制单元模型建立,对其中的电空阀工作特性进行仿真分析。进一步建立制动系统定置试验台模型,完成制动过程仿真。通过对比仿真分析与试验结果,仿真曲线与试验曲线吻合良好,表明所建立的仿真模型较好反映了定置试验台实际性能,可为试验台的改进及制动系统研究提供技术手段。     

车辆电动助力转向自动化控制系统过流保护功能设计

为防止电机过流工作对电动助力转向(EPS)系统造成损坏,采用包络曲线的方式设计了一种新型EPS系统过流控制方法。分析了EPS系统过流工作的危害及原因,介绍了新型EPS系统的结构、过流保护策略和过流保护功能软件设计。该系统可有效防止控制系统电流持续过高对系统的破坏作用,且在过流保护控制程序执行阶段有效减小了对驾驶员的不良干扰。     

高速铁路轨道路基模型及动力加载研究

针对目前高速铁路路基模型存在尺寸小、受边界影响大、采用单点正弦函数加载等不足,建立高速铁路无砟轨道路基实尺模型试验系统。该系统由轨道路基模型、路基动力响应测试系统以及动力加载系统组成。参照试验模型,建立三维有限元数值模型。基于高速铁路无砟轨道列车动力荷载传递特性,以列车运行速度为350km/h的CRH3/CRH380型动车组、CRTSⅡ型无砟轨道结构为例,采用数值模拟得到相邻车厢相邻转向架不同轮对经过轨道时扣件点的反力时程曲线,结合MTS加载装置对输入时程曲线的要求,通过对扣件点的反力时程曲线进行傅里叶变换和叠加,得到模型试验中作动器连接2对扣件点时的加载输入时程曲线。     

基于物联网的运营地铁隧道结构健康监测系统软件平台开发

建立基于三维全景监测技术的运营地铁隧道结构健康监测系统,对武汉地铁3号线跨江段进行了监测;建立数据采集与传输子系统,实现地铁隧道健康监测数据的转换、汇集和传输;编写Java与Matlab语言交互与调用程序,开发相对应的监测功能软件模块,实现全自动全站仪、倾角传感器的远端三维可视化自动监测,以及三维激光扫描监测断面数据的解析、计算、拟合和分析功能。使用MVC(模型视图控制)以及Struts框架等相关Web框架搭建技术,对软件平台进行了框架搭建,并将开发的监测模块、评估模块集成至框架中,研发形成一套完整的运营地铁隧道结构健康监测系统软件,为实现运营地铁结构健康监测系统的智能化分析与决策提供有效的基础数据与知识支持。     

板式双边永磁电动悬浮三维解析计算

研究目的:板式双边Halbach电动悬浮具有自稳定悬浮的特点,适用于低速磁浮交通。为研究不同参数对电磁力和悬浮特性的影响,从而为工程设计服务,本文基于三维阵列,提出该悬浮系统的解析计算模型,并通过有限元和试验法对解析结果进行验证。研究结论:(1)根据空间导电率特性,将空间划分为不同区域,利用二阶矢量磁位(SOVP)建立不同区域内的电磁场微分方程,用分离变量法求得了空间磁场二阶矢量磁位的通解;(2)由磁荷法推导出Halbach阵列在导体板上、下表面处的静态磁场方程;(3)结合二阶矢量磁位的通解、静态磁场方程和边界条件,确定待定常数,从而推导出不同区域内磁场的表达式,进而由磁荷法计算得到电磁力;(4)用ANSYS软件建立该系统的三维有限元模型,计算磁场和电磁力,与所得到的解析结果进行对比,平均相对误差约为0. 7%;(5)设计了旋转试验台,模拟双边电动悬浮运行方式,对电磁力进行测试,并与解析计算结果对比,所得平均相对误差约为10%;(6)本研究成果可为低速磁浮列车的设计提供理论依据。     

高速动车组供风系统建模与仿真分析

以CRH3型动车组供风系统为研究对象,通过分析供风系统的工作原理和动车组耗风设备组成,建立了供风系统的仿真模型,并对供风单元和整车供风特性进行仿真。得到了供风单元的供风特性以及整车空气充风特性,研究结果与试验结果相符,满足设计使用要求。此研究方法为高速动车组供风系统的设计和匹配研究提供理论依据。基于AMESim软件建立的供风系统仿真模型,为动车组空气系统相关研究提供支持。     

地铁车辆救援连挂分析及虚拟仿真系统搭建

为提高地铁列车的事故救援能力,实现救援连挂过程的三维可视化,建立覆盖多种工况的曲线模型,以及地铁车辆动态相对位置和姿态计算模型。采用一维黄金分割搜索算法,求解地铁车辆位置和姿态,以及车钩转角。基于虚拟现实技术,在Unity平台上搭建地铁车辆救援连挂虚拟仿真系统。虚拟仿真系统可以生成三维虚拟救援场景,实时观察车辆位置和姿态,以及车钩转角,根据用户需求,控制车辆速度和运动方向。     

24脉波整流器外特性仿真及其在城市轨道交通中的应用

建立了24脉波整流器的电路模型,分析了其多区段外特性,并将其外特性曲线应用到城市轨道交通供电仿真软件中.仿真和试验表明,该仿真建模计算精确度高,工程实用性强.     

ATP安全制动模型在地铁列车三维仿真中的应用

基于MSTS开源平台,建立了郑州地铁1号线的列车运行三维仿真系统,将ATP安全制动模型应用于三维仿真中。本文介绍了三维仿真系统的结构和功能;选取了IEEE1474.1标准规定的ATP安全制动模型;对ATP安全制动曲线的算法进行了研究。以三维仿真系统中的线路数据为例,对速度控制模式曲线进行了仿真验证,实现了列车的ATP超速防护功能。列车运行控制原理与三维仿真系统深入结合的仿真研究,提高了三维仿真的真实性,为轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了参考。     

基于PID算法ATO系统的仿真研究

基于现有列车运动模型,设计了列车速度闭环仿真模型,其中控制器采用PID控制算法,当系统输入波浪形V-S曲线时,在PID控制器控制参数设置恰当的情况下,系统输出的V-S曲线具有较为满意的跟随性,在输出的加速度曲线中在列车的启动阶段和中间速度波动阶段会有尖峰波动现象。针对基于PID控制算法的ATO系统出现的问题进行了分析。     

基于虚拟样机的磁悬浮列车悬浮系统建模及仿真

为避免建立微分方程描述磁悬浮列车动力学问题的困难,利用ADAMS和Matlab软件建立了CMS-03型磁悬浮列车的虚拟样机模型,介绍了悬浮系统的建模方法和理由。所建的列车虚拟样机模型能顺利通过按照长沙试验线建立的轨道曲线,悬浮电流的变化也与试验测量结果一致,说明悬浮系统的建模方法是合理的。该模型为改进控制算法、验证列车动力学分析结果提供了一个良好的仿真平台。     

线圈位置及特殊路况对轨道交通非接触供电系统的影响

在轨道交通非接触供电系统中,当车辆上接收线圈与轨道上发射线圈相对位置发射变化时,其能量传输效率会发射变化.利用Maxwell软件建立发射线圈与接收线圈的三维模型,仿真得到线圈自电感与互感等参数,并通过Sim-plorer软件搭建基于串联-串联拓扑结构的系统仿真模型,得到不同工况下的供电系统能量传输效率,并深入分析了不同路况对非接触供电系统的影响.     

基于分数阶PID控制器的地铁列车优化控制研究

城市轨道交通运力需求的快速增长,使得地铁列车的行车间隔不断缩小,准点要求越来越高,这对列车运行控制算法的精度和鲁棒性提出了更高要求。本文将分数阶PID控制器引入地铁列车的速度控制,并进行优化研究。建立地铁列车的运动模型,该模型参考牵引制动特性,采用遗传算法修正列车基本阻力系数。基于该模型将分数阶PID控制算法应用于ATO系统的速度控制中。仿真对比分数阶PID控制算法与传统PID控制算法,采用现场数据对建立的模型和算法进行检验。研究结果表明新模型能够更加准确地描述列车的运动特性,当分数阶PID控制算法应用于调速控制后,可以使列车实现更优的速度控制和稳定性。     

基于Simulink的列车横向半主动悬挂系统建模与仿真

利用Simulink软件建立17个自由度的列车横向半主动悬挂系统模型,并设计了PID控制器。以美国六级轨道谱为输入,利用Matlab7.0进行仿真。结果表明,摇头振动是影响列车横向平稳性的主要因素,与被动悬挂相比,半主动悬挂PID控制效果明显好于被动悬挂。     

万吨列车缓冲器特性优化研究

以新型胶泥缓冲器为例，建立列车纵向动力学仿真模型，根据其结构与原理详细分析该类型缓冲器的力-位移、力-速度特性。通过单车模型中多次仿真与试验曲线相比较，反演出缓冲器特性曲线，将该曲线应用于万吨列车模型并进行优化，从而得出重载列车最佳缓冲器特性曲线。     

200km／h电动旅客列车空气动力性能数值仿真

运用流体动力学数值计算软件CFX，采用三维粘性不可压缩雷诺平均应力方程和k-ε双方湍流模型，对200km/h电动旅客列车进行了表面压力、速度分布及空气阻力的计算分析。所得结果与相应实车试验和风洞模型试验结果进行了比较分析，最终表明计算结果与试验结果基本吻合。     

内燃机曲柄连杆机构的建模与仿真分析

对内燃机曲柄连杆机构的工作性能进行仿真分析是该产品设计过程中的重要组成部分。运用机械系统仿真软件ADAMS,建立了曲轴、飞轮、连杆、活塞在内的虚拟样机模型,之后将曲轴视为柔性体,利用PRO/E建立曲轴的三维实体模型,导入ANSYS进行模态分析,生成中性文件,再导入ADAMS中生成曲轴的柔性体模型来替换刚体模型,构造刚柔混合体模型,通过对模型的多体动力学仿真,得到曲轴连杆和活塞的运动特性曲线,为以后内燃机的优化设计及疲劳分析提供参考。