高速列車橫向半主動(dòng)懸掛自適應(yīng)PID控制研究.pdf

1、近年來，在我國(guó)高速鐵路建設(shè)快速發(fā)展以及列車行駛速度大幅提升的背景下，人們對(duì)高速列車運(yùn)行安全性和舒適性要求也在不斷提高。而由于高速列車存在軌道不平順激擾、外部環(huán)境干擾等因素，導(dǎo)致高速列車的橫向懸掛減振控制問題日益突出。本文建立了更為精確的高速列車橫向半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)模型，并考慮了執(zhí)行器可能出現(xiàn)的非完全失效故障情況，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)PID控制和自適應(yīng)容錯(cuò)PID控制兩種策略。本文主要的工作如下:
　　(1)敘述了懸掛系統(tǒng)的分類和發(fā)展歷史，比較

2、了被動(dòng)懸掛、主動(dòng)懸掛及半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的特點(diǎn)，闡明了我國(guó)高速列車采取橫向半主動(dòng)懸掛方式的必要性，并分析探討了多種主流的半主動(dòng)懸掛控制策略。
　　(2)分析了列車在現(xiàn)實(shí)行駛過程中的振動(dòng)方式和振動(dòng)類型，考慮了列車懸掛系統(tǒng)參數(shù)的時(shí)變性、軌道不平順激擾、外部環(huán)境干擾等因素，通過動(dòng)力學(xué)分析建立了高速列車輪對(duì)、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、車體的橫移、側(cè)滾、搖頭振動(dòng)等十四自由度的橫向半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)模型。
　　(3)針對(duì)建立的高速列車橫向半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)模型，

3、研究并設(shè)計(jì)了自適應(yīng)PID控制策略。該方法充分利用了系統(tǒng)模型自身的特點(diǎn)，通過引入符號(hào)矩陣，解決了系統(tǒng)增益矩陣的非對(duì)稱正定帶來的問題，且對(duì)建模時(shí)所考慮的系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變性和外部環(huán)境干擾等因素具有良好的魯棒性。借助Lyapunov穩(wěn)定性理論，分析和證明系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后，通過MATLAB計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制算法能夠有效地衰減列車振動(dòng)，并且，相較于經(jīng)典PID控制，該控制算法具有更好的減振效果。
　　(4)考慮了高速列車橫向半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)