高速列车主动与半主动控制PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 列车主动悬挂控制的提出 1

1.1.1 列车载荷变化或轻量化对平稳性影响 1

1.1.2 长波长轨不平顺的影响 3

1.1.3 空气动力作用的影响 3

1.2 列车主动悬挂控制系统分类及其原理分析 4

1.2.1 全主动悬挂控制系统 5

1.2.2 半主动悬挂控制系统 7

1.3 高速列车横向半主动悬挂系统的必要性 9

1.4 主动悬挂控制状况及其控制策略 10

1.4.1 天棚阻尼控制 10

1.4.2 PID控制 12

1.4.3 线性最优控制 12

1.4.4 鲁棒控制 13

1.4.5 自适应控制 14

1.4.6 模糊控制 15

1.4.7 神经网络悬挂控制 15

1.4.8 预见控制 15

1.4.9 预测控制 15

1.5 可调阻尼减振器的研究现状 17

1.6 本书的主要内容 18

参考文献 22

第2章 半主动悬挂测控系统数学模型 27

2.1 模型与控制 27

2.2 横向半主动悬挂测控系统组成 28

2.3 车辆横向半主动悬挂模型建立 29

2.3.1 传统横向半主动悬挂模型 29

2.3.2 车辆横向半主动悬挂控制系统模型建立 31

2.3.3 17自由度横向振动模型建立 31

2.3.4 3自由度横向半车模型建立 34

2.4 测控系统输入通道数学模型建立 36

2.4.1 应变式加速度传感器模型 37

2.4.2 电压放大器模型 38

2.4.3 低通滤波器设计及模型 38

2.5 测控系统输出通道数学模型建立 40

2.5.1 可调开度减振器系统的输出通道建模 40

2.5.2 磁流变液可控减振器系统的输出通道模型建立 46

参考文献 50

第3章 轨道不平顺数值模拟 53

3.1 传统轨道不平顺的数值模拟 54

3.2 时域改进轨道不平顺模拟方法 55

3.2.1 基本原理 55

3.2.2 功率谱采样计算频谱 56

3.2.3 时域美国轨道谱模拟 57

3.2.4 时域德国轨道谱模拟 60

3.3 空域轨道不平顺模拟方法 61

3.3.1 基本原理 61

3.3.2 功率谱采样计算频谱 62

3.3.3 空域美国轨道谱的模拟 62

3.3.4 空域德国轨道谱的模拟 64

参考文献 65

第4章 车体横向振动内部关系分析 67

4.1 车辆横向振动数值仿真 67

4.1.1 基于SIMULINK的动力学仿真 67

4.1.2 基于UM的车辆动力学模型仿真实现 68

4.2 车体横向振动内部变量频谱分析 70

4.2.1 基于SIMULINK模型仿真分析 71

4.2.2 基于UM模型仿真分析 76

4.3 多目标矛盾关系研究 77

4.3.1 函数或序列间的矛盾度与一致度 78

4.3.2 矛盾指标问题 80

4.3.3 矛盾解的满意优化方法 81

4.3.4 矛盾分析方法在控制系统设计中的实例 81

4.4 车体横向振动内部变量矛盾分析 84

4.4.1 车体横向振动内部变量之间矛盾度分析 85

4.4.2 车体横向内部振动与合成横向振动的矛盾度分析 85

4.5 列车振动的评定 88

4.5.1 列车平稳性 88

4.5.2 乘坐舒适性 91

参考文献 96

第5章 半主动悬挂迭代学习控制 98

5.1 传统反馈控制基本原理 98

5.2 迭代学习控制 99

5.2.1 迭代学习控制的发展状况 99

5.2.2 迭代学习控制的基本思想 100

5.3 广义反馈迭代学习控制 101

5.3.1 问题的提出 101

5.3.2 广义反馈迭代学习控制理论的基本思想 102

5.3.3 广义反馈迭代学习控制理论的算法实现 102

5.4 半主动悬挂广义反馈迭代学习控制仿真 104

参考文献 109

第6章 半主动悬挂模糊控制 110

6.1 模糊控制理论 110

6.1.1 模糊控制的发展状况 110

6.1.2 模糊控制的特点 111

6.1.3 模糊控制的基本结构 111

6.2 半主动悬挂模糊PID控制 112

6.3 基于天棚阻尼的模糊控制 114

6.3.1 基于天棚阻尼的模糊控制原理 114

6.3.2 基于天棚阻尼的模糊控制仿真 116

6.4 车体摇头半主动模糊控制 118

6.4.1 车体摇头半主动模糊控制原理 118

6.4.2 半主动模糊控制仿真分析 124

参考文献 126

第7章 全主动悬挂线性二次最优控制 127

7.1 线性二次型（LQR）最优控制原理 127

7.1.1 最优控制的数学模型 127

7.1.2 最优控制的求解 128

7.2 车辆横向状态空间模型的建立 131

7.3 全主动悬挂控制仿真分析 139

参考文献 142

第8章 主动与半主动悬挂广义预测控制 143

8.1 预测控制理论的发展状况 143

8.2 预测控制的基本特征 144

8.2.1 预测模型 144

8.2.2 滚动优化 145

8.2.3 反馈校正 145

8.3 广义预测控制的基本原理 146

8.3.1 预测模型 146

8.3.2 滚动优化 148

8.3.3 在线辨识与校正 149

8.3.4 实现步骤 149

8.4 车辆主动、半主动悬挂广义预测控制仿真 151

8.4.1 全主动悬挂广义预测控制仿真分析 152

8.4.2 不考虑时延时半主动控制仿真分析 153

8.4.3 考虑时延时半主动悬挂的广义预测控制仿真分析 154

8.5 带模型误差修正的广义预测控制算法 155

8.5.1 j步导前输出 156

8.5.2 最优控制律计算 159

8.5.3 带模型误差修正的参数辨识 159

8.5.4 广义预测控制的实现步骤 161

8.6 带模型误差修正的广义预测控制仿真 163

8.6.1 全主动预测控制仿真 163

8.6.2 不考虑时延时半主动预测控制仿真 163

8.6.3 考虑时延时半主动预测控制仿真 164

8.7 振动速度为指标的广义预测控制仿真分析 166

8.7.1 全主动预测控制仿真 166

8.7.2 不考虑时延时半主动预测控制仿真 167

8.7.3 考虑时延时半主动预测控制仿真 168

参考文献 170

第9章 横向全主动与半主动悬挂控制试验 171

9.1 试验系统的组成 171

9.1.1 滚动与振动试验台概述 171

9.1.2 测控系统构成 172

9.2 原车被动悬挂试验 177

9.3 卸下原车二系横向阻尼器的试验 178

9.4 全主动悬挂预测控制试验 179

9.4.1 试验系统硬件组成原理 179

9.4.2 试验系统软件设计 181

9.4.3 试验结果 181

9.5 全主动悬挂模糊控制试验 182

9.5.1 全主动悬挂控制系统的构成 182

9.5.2 机电作动器的模糊控制试验 183

9.5.3 气缸作动器的模糊控制试验 184

9.5.4 液压作动器模糊控制试验 184

9.6 半主动悬挂预测控制试验 185

9.6.1 调节流孔液压减振器预测控制试验 185

9.6.2 磁流变液减振器的预测控制试验 187

9.7 不同悬挂控制试验结果比较 190

参考文献 190

第10章 虚拟阻尼变结构半主动控制 192

10.1 半主动变结构问题的提出 192

10.2 虚拟阻尼器 193

10.3 虚拟阻尼器的实现 195

10.3.1 弹性阻尼的实现 196

10.3.2 惯性阻尼的实现 196

10.3.3 复合阻尼的实现 197

10.4 可调阻尼实现虚拟阻尼器的示功图 198

10.4.1 可控阻尼实现虚拟阻尼器的示功图 198

10.4.2 实际可控阻尼实现虚拟阻尼器的示功图分析 200

10.5 阻尼变结构减振系统性能仿真分析 202

10.5.1 阶跃力作用时的减振情况 202

10.5.2 脉冲激扰力作用时系统的衰减响应情况 204

参考文献 205

第11章 列车虚拟阻尼变结构半主动控制 206

11.1 列车虚拟阻尼变结构控制原理 206

11.1.1 传统阻尼天棚控制算法 206

11.1.2 天棚控制算法在车辆平稳性中的不足 208

11.1.3 虚拟阻尼天棚控制算法 209

11.2 车辆局部模型的虚拟阻尼变结构控制 211

11.2.1 连续型虚拟阻尼变结构天棚控制 211

11.2.2 开关型虚拟阻尼变结构天棚控制 215

11.2.3 自寻优复合型天棚控制算法 216

11.3 整车模型的虚拟阻尼变结构控制 219

11.3.1 不考虑时延时的连续控制仿真 219

11.3.2 不考虑时延时的开关控制仿真 222

11.3.3 考虑时延的连续控制仿真 224

11.3.4 考虑时延的开关控制仿真 228

参考文献 231

附录 232

附录Ⅰ 列车参数表 232

附录Ⅱ AS-TG加速度传感器尺寸及参数 234

附录Ⅲ 试验数据通道记录表 236