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(jià)指標(biāo)振動評價(jià)指標(biāo)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(rèn)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(dāng)在一個(gè)較小范圍內(nèi)

2、振動時(shí)，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(gè)系統(tǒng)的運(yùn)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(gè)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(jì)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(jì)合理，必然能使效果遠(yuǎn)好于單級被動控制系統(tǒng)。5）該振動控制為多目標(biāo)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(jià)指標(biāo)振動評價(jià)指標(biāo)

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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)Wz的基本公式如下。用于車輛行走品質(zhì)的評價(jià)：30.10.896 ()zaWf 用于

5、舒適度的評價(jià)：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(jià)，而事實(shí)上鐵路車輛振動是隨機(jī)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(jìn)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