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车辆主动悬挂最优预见控制模型

朱浩 刘少军 邱显焱

朱浩, 刘少军, 邱显焱. 车辆主动悬挂最优预见控制模型[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(3): 8-13.
引用本文: 朱浩, 刘少军, 邱显焱. 车辆主动悬挂最优预见控制模型[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(3): 8-13.
Zhu Hao, Liu Shao-jun, Qiu Xian-yan. Optimum-preview control model of rail vehicle active suspension[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(3): 8-13.
Citation: Zhu Hao, Liu Shao-jun, Qiu Xian-yan. Optimum-preview control model of rail vehicle active suspension[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(3): 8-13.

车辆主动悬挂最优预见控制模型

基金项目: 

教育部科技研究重点项目 01131

详细信息
    作者简介:

    朱浩(1972-), 男, 湖南株洲人, 中南大学博士研究生, 从事车辆主动减振技术与智能控制策略研究

  • 中图分类号: U270.32

Optimum-preview control model of rail vehicle active suspension

More Information
    Author Bio:

    Zhu Hao(1972-), male, doctoral student, 86-731-8832710, zhu1201_1@163.com

  • 摘要: 以复杂多自由度的车辆系统设计模型代替传统的简化模型, 建立了主动悬挂控制车辆系统模型, 设计了最优预见控制器, 研究了车体的浮沉、点头、侧滚3种运动状态在加控制和未加控制时的路面激扰响应。仿真计算结果表明在最优控制下车体的浮沉响应降低了27%, 点头响应降低了30%, 侧滚响应降低了30%;在预见控制二次加权矩阵的作用下, 车体的浮沉响应降低了54%, 点头响应降低了50%, 侧滚响应降低了45%;根据预见控制的提前预见可适时响应的特点, 系统可按设定目标预见步数提前作出响应, 由此验证了最优预见控制在复杂多自由度的车辆主动悬挂设计模型中应用的可行性和有效性。

     

  • 图  1  传统分析模型

    Figure  1.  Traditional analysis model

    图  2  单节车辆垂向分析模型

    Figure  2.  Vertical analysis model of singal rail vehicle

    图  3  单节车辆侧滚分析模型

    Figure  3.  Rolling analysis model of singal rail vehicle

    图  4  车体质心无控制浮沉加速度

    Figure  4.  Vertical acceleration of carbody mass center without control

    图  5  车体质心最优控制浮沉加速度

    Figure  5.  Vertical acceleration of carbody mass center under optimum control

    图  6  车体质心预见控制浮沉加速度

    Figure  6.  Vertical acceleration of carbody mass center under preview control

    图  7  车体点头无控制角加速度

    Figure  7.  Angular acceleration of carbody nodding without control

    图  8  车体点头最优控制角加速度

    Figure  8.  Angular acceleration of carbody nodding under optimum control

    图  9  车体点头预见控制角加速度

    Figure  9.  Angular acceleration of carbody nodding under preview control

    图  10  车体侧滚无控制角加速度

    Figure  10.  Angular acceleration of carbody rolling without control

    图  11  车体侧滚最优控制角加速度

    Figure  11.  Angular acceleration of carbody rolling under optimum control

    图  12  车体侧滚预见控制角加速度

    Figure  12.  Angular acceleration of carbody rolling under preview control

    图  13  车体质心预见控制浮沉加速度局部放大

    Figure  13.  Part amplification of vertical acceleration of carbody mass center under preview control

    图  14  车体点头预见控制角加速度局部放大

    Figure  14.  Part amplification of angular acceleration of carbody nodding under preview control

    图  15  车体侧滚预见控制角加速度局部放大

    Figure  15.  Part amplification of angular acceleration of carbody rolling under preview control

    表  1  车辆模型参数

    Table  1.   Parameters of vehicle model

    车体质量M/kg 47 000
    前转向架质量m/kg 2 400
    后转向架质量m/kg 2 400
    车体点头转动惯量Iϕ/(kg·m2) 1 315 600
    前转向架点头转动惯量J1/(kg·m2) 6 330
    后转向架点头转动惯量J2/(kg·m2) 6 330
    一系悬挂弹簧垂向刚度k1/(N·m-1) 2 399 600
    二系悬挂弹簧垂向刚度k2/(N·m-1) 874 400
    二系垂向阻尼c2/(N·s·m-1) 18 750
    一系垂向阻尼c1/(N·s·m-1) 18 750
    前、后转向架构架侧滚转动惯量J3/(kg·m2) 2 100
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-05-15
  • 刊出日期:  2005-09-25

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