弹性轨道上二自由度磁浮车辆动力学仿真研究

建立了二自由度磁浮车辆轨道耦合动力学模型,选用合理的控制方案和数值算法,对车轨耦合动力响应基本特性进行了数值仿真,证明了所采用的控制方案能实现磁浮列车稳定悬浮运行。此项研究对进一步探讨磁浮车轨相互作用问题,完善系统设计参数具有参考价值。     

磁浮系统多控制器动态解耦特性仿真研究

通过建立带有多个悬浮控制器的高速磁悬浮列车系统模型并对其进行动态响应分析，研究多个串级PID控制器协同工作条件下弹性悬浮架的动态解耦性能是否满足系统稳定要求。建立了复杂悬浮架有限元模型，利用模态综合动力凝聚超单元方法生成较低维数的悬浮架动力学模型。离线设计单个串级PID控制算法并给出了稳定参数选择方法，并由此建立多控制器磁悬浮耦合系统模型。使用四阶龙格一库塔算法对系统模型进行仿真计算，绘制了各个悬浮控制器先后悬浮以及悬浮间隙谐波干扰两种情况下各控制器的悬浮间隙动态响应曲线。结果证明悬浮架具有一定的动态解耦能力，但是只能保证鲁棒性较强的单控制器参数能够直接应用于多控制器协同工况。     

列车编组对高速磁浮桥上轨道梁振动特性和乘坐舒适性的影响

首先基于TR磁浮车辆,轨道梁及桥梁等建模方法建立起高速磁浮车辆-轨道梁-桥梁统一模型,在此基础之上编写计算机仿真程序,最后进行仿真计算和分析。对不同列车编组作用下桥上轨道梁的竖向振动和车体加速度进行了研究,结果发现列车编组对桥梁的振动和乘坐舒适性产生了一定的影响。通过改善列车编组的方法可以提高车桥耦合振动中车辆的动态性能。     

高速磁浮车辆弹性悬浮架动力学建模与仿真

利用Solidworks、ANSYS以及SIMPACK软件,建立了包含车辆、控制系统和弹性悬浮架的高速磁浮车辆刚弹性动力学模型,仿真分析了车辆以250km/h速度通过半径2260m平面曲线时弹性悬浮架的动态响应.结果表明,在线路扭转最为剧烈的缓和曲线中点,悬浮架弹性变形最大,其弹性扭转角最大约0.125°,悬浮臂最大垂向变形为0.44mm;悬浮架弹性变形主要在缓和曲线上得到反映,在圆曲线段上近似为一较小值,扭转变形方向在前、后缓和曲线上刚好相反.弹性悬浮架的动态响应规律与曲线通过理论是吻合的,表明磁浮车辆刚弹性动力学仿真模型是合理的.     

机车车辆-轨道空间耦合动力学性能仿真系统

基于系统观点,采用先进的动态轮轨空间接触几何关系模型,编制了具有自主知识产权的机车车辆-轨道耦合动力学仿真系统TTISIM。该系统引入了三维建模技术和可视化技术,并建立了机车车辆和轨道基于变参数的三维动态视景环境。TTISIM仿真系统侧重于分析机车车辆在实际弹性轨道上运行的安全性、舒适性,服务于我国铁路现代化建设主战场,具有很强的工程应用价值。     

车辆半主动悬架的模糊控制策略设计与仿真研究

模糊控制和常规控制算法相比具有建模简单,控制精度高、非线性适应性强等优点,在车辆智能悬架系统得到了较广的应用。文章以簧载质量垂向速度、簧载质量俯仰角速度及其变化率作为模糊控制器输入,使用双模糊控制器实现车辆半主动悬架的控制,达到改善车辆垂直和俯仰振动的综合减振目的。同时,以某型车辆半车悬架模型为对象进行了仿真分析。仿真结果表明:采用所提出的模糊控制策略不仅能较好地改善车辆乘坐舒适性,还能显著降低悬架击穿可能。     

磁浮轨道巡检车侧向动力学研究

为研究一种新型磁浮轨道巡检车的侧向动力学性能和评价其导向系统的安全性,建立了11自由度的车辆动力学模型,模型着重考虑了巡检车的侧向位移、侧倾和横摆运动。在MATLAB环境下建立和求解了模型的微分方程,仿真分析了以稳定速度通过曲线轨道时车辆的动力学响应。结果表明,车辆在未设轨道超高的情况下通过曲线轨道时,内侧的导向弹簧受力变化较大,外侧受力变化较小;车辆在通过曲线轨道时会有较明显的横摆运动;车速的变化对导向力和横摆运动有较大的影响。     

磁悬浮系统网络化控制器的设计与实现

以磁浮列车悬浮控制系统为对象,提出了网络化悬浮系统的控制方案,建立考虑网络时延下的悬浮控制系统模型,设计了基于模型的控制算法以对网络诱导时延进行补偿,建立网络化悬浮控制系统的硬件平台,并以单模块悬浮系统为对象进行了实验,仿真分析和实验表明了网络化悬浮控制系统的可实现性和控制算法的有效性.     

基于模糊控制的高速车辆横向半主动悬挂仿真

在对铁道车辆横向半主动悬挂现有控制方法分析和比较的基础上,提出了基于阻尼A的自组织模糊控制,开发了高速电磁开关阀可变阻尼减振器,基于该模糊控制器来调节该减振器阻尼,使其对车辆运行工况的变化具有自适应能力。利用ADAMS软件建立高速铁道车辆的横向振动模型,将其输入到Simulink下进行仿真研究。仿真结果表明:与被动控制相比,自组织模糊半主动控制在各运行速度上都能够有效衰减车体振动,显著提高车辆的乘坐舒适性和平稳性。     

一种适应轨道曲线变化的磁悬浮控制算法

磁浮列车处于不同轨道曲线上时,系统的数学模型会发生变化,这会影响列车的悬浮性能,从而限制磁浮列车的行驶速度;采用加速度计输出和间隙二次微分组合反馈的非线性控制方法,解决了系统模型变化的问题,消除列车在不同轨道曲线上性能改变的不利影响,保持列车悬浮性能不变;仿真结果验证了所采用的控制方法的有效性。     

轨道动力学可视化仿真研究

研究了在机车车辆一轨道耦合动力学视景仿真系统中，轨道系统动态行为仿真的逼真性和实时性问题，提出了一种能准确模拟轨道系统振动行为的有限长轨道单元法，考虑到钢轨以梁的形式参与振动的实质，通过实时建立具有一定垂向、横向和扭转振动形态的钢轨模型来模拟钢轨的振动行为。仿真结果表明，在保证优良的实时性的同时，利用该方法不仅可以建立更加符合实际的轨道模型，而且还能真实地模拟轨道子系统各组成部件的各种特殊振动行为。     

基于负载扰动解耦的磁浮列车非线性控制器设计

悬浮系统控制技术是磁浮列车的关键技术之一.首先建立悬浮系统的非线性模型.针对磁浮列车模型参数变化主要来自负载扰动,结合非线性系统解耦控制方法,设计一种基于负载扰动解耦的非线性控制器,并根据控制器的要求设计了质量观测器,实现控制器的输出与负载扰动解耦.仿真结果表明,解耦控制器能够消除了负载扰动对悬浮系统的影响,具有很好的适应性和鲁棒性.     

基于Matlab/Simulink的高速磁浮列车车载电网系统仿真研究

根据磁浮列车上车载电网各用电设备的连接关系与加戴使用条件，运用Simulink仿真工具搭走磁浮列车车戴电网系统模型，采用该模型对车辆的启动-运行-正常制动和启动-运行-涡流制动两种工况进行仿真试验。仿真结果表明所建模型可以准确模拟车辆两种工况下各个设备的运行情况，验证了所设计的电网系统中用电设备运行正常．     

基于波动方法的履带振动模型与仿真

履带振动影响履带车辆的平稳性和舒适性。运用波动理论,将履带振动在履带中的传播视为波动过程,建立了履带振动的动力学模型,推导出履带振动与车辆平稳性之间的关系,并对影响履带振动及传播的各个因素进行了数值仿真分析。结果表明,车辆行驶速度、履带板尺寸以及诱导轮支撑条件是影响履带振动及车辆平稳性的主要因素。为改善和提高履带车辆的平稳性和舒适性,还提出了减小履带振动产生及传播的措施。     

考虑传感器故障的磁浮系统容错控制仿真研究

为了提高磁浮列车悬浮系统的可靠性,针对磁浮列车单点悬浮系统模型,设计了一种基于切换策略的主动容错控制器,在传感器故障发生后,通过辨别故障后系统所处的模态,快速将控制器切换到针对当前故障离线设计的控制律,使得故障系统基本维持正常系统的静态和动态性能,最后对设计的容错控制器进行了仿真分析和实验对比验证。     

履带车辆路面激励响应仿真

用新一代动力学仿真软件Recurdyn建立了某军用履带车辆的简化动力学模型,将路面不平度和车辆行驶速度相结合,以路面激励的形式作用在负重轮上,利用该模型对车辆在C、D、E、F级路面上的行驶工况进行了仿真,计算出了车体的响应。其结果可为车辆的平顺性研究及车辆悬挂系统的可靠性分析提供参考。     

高速磁浮车桥系统随机振动特性仿真研究

基于动力有限元和耦合振动理论建立了高速磁浮列车一轨道梁动力学模型，通过仿真计算得到了随机不平顺对系统动力指标影响规律，随机振动功率谱分析结果表明了理论计算的有效性。通过此项研究，为进一步探讨高速磁浮铁路列车与轨道相互作用问题、完善磁浮线路设计及养护维修工作打下良好的基础。     

直线电机地铁车辆曲线通过建模与仿真

分析了直线电机轮轨交通系统车辆与轨道结构的特点，针对广州地铁4号线车轨系统的特征，建立了其动态曲线通过模型。通过仿真计算得到了曲线半径、超高以及行车速度对车辆曲线通过时动力特性的影响规律。通过此项研究，为进一步探讨直线电机车辆曲线通过动力特性、优化线路设计参数以及轨道的养护维修工作打下了良好的基础。     

基于动态表面理论的车辆制动与悬架协调控制

建立了七自由度车辆非线性动力学模型,车轮制动模型以及非线性轮胎模型,以缩短制动距离和制动时间而不大幅降低舒适性作为控制策略的出发点,将主动制动与主动悬架系统进行协调控制,采用动态表面控制理论,克服了反演设计中激增项问题,依据协调控制思想,分别对制动与悬架系统设计了协调控制器,并对协调控制与非协调控制进行了仿真对比分析。结果表明:对主动制动和主动悬架系统采用协调控制,可在小幅降低舒适性的情况下获得更大的地面制动力,进一步提高了车辆的制动安全性,表明了该控制方法的有效性。     

四自由度汽车磁流变半主动悬架最优控制研究

应用汽车行驶动力学理论,以1/2汽车悬架模型为研究对象,建立四自由度汽车磁流变半主动悬架动力学方程和空间状态方程,设计了半主动悬架线性二次型最优控制器及控制算法,提出了汽车振动速度分段式磁流变半主动悬架最优控制策略。在SIMULINK软件中建立悬架仿真模型,仿真分析磁流变半主动悬架最优控制效果,仿真结果表明,汽车磁流变半主动悬架应用最优控制算法和分段控制策略可以降低车身垂向振动加速度和车身俯仰角加速度,提高了悬架平顺性。