高速列车横向减振器参数优化及半主动控制硬件在环试验研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文高速列车横向减振器参数优化及半主动控制硬件在环试验研究ParametersOptimizationofHighSpeedTrainLateralDamperandSemi-activeControlStudyBasedonHIL培养单位：机械工程学院专业领域：机械工程学生姓名：张文昌校内导师：刘永强副教授校外导师：耿祥建教授级高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地

2、方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保

3、存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着列车运行速度的不断提高，轮轨间激励的幅值和频率成分都在发生变化，一旦原有的悬挂系统无法适应这种变化，就会产生不良的动力学现象，其中列车运行品质的恶化首当其冲。因此，必须采用有效的手段抑制车体振动，提高系统动力学性能。目前，抑制车体振动的常用方法主要包括悬挂参数优化和主动/半主动控制等。悬挂参数优化可以在一定范围内降低车体振动、提高运行品质，但受运行速度、线路条件等因素的影响，其应用有很大的局限性。

4、而悬挂系统的主动/半主动控制可以根据列车运行工况自适应地调节阻尼力或阻尼系数，以实现抑制车体振动的目的。而从降低能耗的角度出发，半主动控制是近年来研究的热点，它以极少的能量消耗可以得到与主动控制接近的效果。为了进行对比分析，本文分别对悬挂系统二系横向减振器开展参数优化和半主动控制研究，并通过试验验证理论研究结果。论文主要研究内容包括：(1)基于Matlab/Simulink建立了17自由度横向整车模型，模型中考虑了轮轨蠕滑和悬挂系统的非线性特性；在此基础上，分析了非线性因素及等效锥度对车辆横向稳定性的影响；

5、以车辆系统稳定性和平稳性为优化目标，基于遗传算法对横向减振器的非线性参数进行了优化，研究发现：悬挂参数优化可以在一定程度上提高列车的运行品质，但效果有限。(2)开展了不同电流和激励条件下的磁流变减振器力学性能实验，搭建了高速列车悬挂系统半主动控制硬件在环实验平台，并利用1/4车辆悬挂模型对实验台的有效性进行了验证。(3)通过硬件在环实验系统对比分析了被动控制、天棚控制与SH-ADD控制在抑制车体横向振动方面的效果。研究发现：SH-ADD控制效果不论在时域还是频域上都要优于天棚控制和被动控制，可以大大提高车辆

6、的运行品质。关键词：高速列车；半主动控制；横向减振器；遗传算法；硬件在环AbstractWiththetrainspeedimprovingcontinuously,theexcitationamplitudeandfrequencybetweenwheelandrailarebothchanging.Oncetheoldsuspensionsystemcannotadapttothischange,therewillbebaddynamicphenomena,andthedeteriorationoftr

7、ainrunningqualitywillcomefirst.Therefore,itisnecessarytotakeeffectivemeasurestosuppressthecarbodyvibrationandimprovethedynamicperformanceofthevehiclesystem.Atpresent,thesuspensionparameteroptimizationandtheactive/semi-activecontrolarethecommonmainmethodsto

8、suppressthecarbodyvibration.Suspensionparametersoptimizationcanreducevehiclevibrationandimproveoperationqualitywithinacertainrange,butithasgreatlimitationsduetosomefactorssuchasspeedandlineconditions.Theactiv