列控 第8講 車輛主動控制技術(shù)

1、第第8講講 車輛主動控制技術(shù)車輛主動控制技術(shù)n本章內(nèi)容本章內(nèi)容懸掛控制系統(tǒng)懸掛控制系統(tǒng)振動評價指標振動評價指標控制理論控制理論懸掛控制系統(tǒng)基本原理懸掛控制系統(tǒng)基本原理n傳統(tǒng)鐵道車輛的振動控制可分為被動控制、半主動控制后和主動控制三種基本的類型。n通常認為沒有外部能量輸入的振動控制稱為被動控制；n短暫輸入能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)剛度阻尼的振動控制稱為半主動控制；n需要持續(xù)輸入外部能量并采用一定控制策略給懸掛系統(tǒng)施加控制的振動控制稱為主動控制。n傳統(tǒng)輪軌車輛的一系懸掛由輪對和轉(zhuǎn)向架之間的彈簧阻尼系統(tǒng)構(gòu)成，二系懸掛由轉(zhuǎn)向架和車體之間的彈簧阻尼系統(tǒng)構(gòu)成。S表示傳感器，C表示控制器，E表示執(zhí)行裝置當在一個較小范圍內(nèi)

2、振動時，控制力的等效阻尼為c3，等效剛度為k3，則執(zhí)行裝置產(chǎn)生的控制力可表示為：33dufck udt 211211112222212211212323222323()()0()()()()()()d xdxdxmck xxdtdtdtd xdxdxdxmck xxcckk xdtdtdtdtducckk udt整個系統(tǒng)的運動方程：21112323222222212312311111 11()()( )()()(2)m sc skc sc skkG sm sc sc sc skkkm sc skc sck sk112323122211122323111()()( )()()()c skc sc

3、 skkG sm sc skm sc sc skkm sc sk位移對u的傳遞函數(shù)為：對于該兩級振動控制系統(tǒng)：1）兩級振動控制系統(tǒng)會有兩個共振區(qū)間，分別對應(yīng)上下兩層系統(tǒng)的固有頻率。2）如果參數(shù)合適，低頻段與高頻段的振動抑制效果都會優(yōu)于單級系統(tǒng)。3）兩級系統(tǒng)的設(shè)計較為復(fù)雜，系統(tǒng)傳遞函數(shù)與上下兩層系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼、剛度、控制算法等因素都有關(guān)系。4）按照反饋控制方式的不同，振動效果會有較大不同。顯然，如果兩級振動控制系統(tǒng)設(shè)計合理，必然能使效果遠好于單級被動控制系統(tǒng)。5）該振動控制為多目標控制，對于車體而言，希望乘坐的舒適性得到改善；對于轉(zhuǎn)向架架而言，希望車輛的安全性得到保證。振動評價指標振動評價指標

4、n鐵道車輛振動特性關(guān)系到車輛行走的品質(zhì)及其乘坐的舒適性，前者的對象是車輛本身，后者的對象是人。n經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，車輛行走的品質(zhì)不僅與其振動加速度大小有關(guān)，還與振動的頻率密切相關(guān)；而乘坐的舒適性與人體曾受全身振動的能力有關(guān)，是人的主觀感受，與人體對于不同頻率振動的感知相關(guān)。n歐洲鐵路聯(lián)盟（UIC）及前社會主義國家鐵路合作組織（OCK）采用了Sperling平穩(wěn)性指數(shù)來評定車輛。把車輛振動中的最大加速度及振動動能結(jié)合起來作為衡量標準，通過單一的判據(jù)評估鐵路車輛的“行走品質(zhì)”和“舒適度”。Sperling平穩(wěn)性指標Wz的基本公式如下。用于車輛行走品質(zhì)的評價：30.10.896 ()zaWf 用于

5、舒適度的評價：30.10.896 ( )zaWF ff a表示加速度（cm/s2） f表示振動頻率（Hz）F(f)表示與振動頻率相關(guān)的加權(quán)函數(shù)n以上公式只適用于單一振動頻率的評價，而事實上鐵路車輛振動是隨機的，包含有多重頻率成分，并且人體對于橫向和垂向振動的敏感頻率也各不相同，由此我國鐵路推薦的加權(quán)函數(shù)如下：垂向振動橫向振動 f=0.55.9 Hz，F(xiàn)(f)=0.325f2f=0.55.4 Hz，F(xiàn)(f)=0.8f2f=5.920 Hz，F(xiàn)(f)=400/f2f=5.426 Hz，F(xiàn)(f)=650/f2f20 Hz，F(xiàn)(f)=1f20 Hz，F(xiàn)(f)=1n可以把測量到的車輛振動加速度記錄下來，按照頻率進行分解，求出每段頻率范圍內(nèi)的加速度，然后求出每一段各自的平穩(wěn)性指數(shù)Wzi1010100.1z1z2zn(.)zWWWW平穩(wěn)性