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测力轮对标定试验台同步加载系统的设计与研究
| 论文题名： | 测力轮对标定试验台同步加载系统的设计与研究 |
| 关键词： | 轨道车辆;测力轮对;电液伺服系统;同步控制;变论域模糊PID |
| 摘要： | 轨道车辆的动力学性能是评定轨道车辆性能好坏的一个重要指标，并决定着轨道车辆能否投入线路使用，并且愈加受到专家学者们的关注。测力轮对在轨道车辆动力学性能试验中扮演着重要的角色，通过测力轮对来检测轨道车辆与轮轨之间的相互作用力，并计算出相应的脱轨系数等指标，评估轨道车辆的动力学性能。进行高精度的测力轮对标定工作，对于轨道车辆动力学试验起着极为重要的作用，对测力轮对进行准确的标定，成为了车辆动力学性能试验进行的前提。测力轮对标定试验台可以很好地解决了这个问题，如何实现对测力轮对进行精确的加载并精确的得到测力轮对的轮轨力与形变量之间的关系，是测力轮对标定试验台研究的一个重点。本文以测力轮对标定试验台中的垂向液压加载系统为对象，以轮对在垂向加载时涉及到的两个液压缸垂向位置同步控制以及垂向对轮对施加的加载力同步精确控制为目标，研究试验台的加载系统。 首先，对测力轮对标定试验台加载系统的加载原理进行了分析，并对比了多种现在使用较多的同步控制油路设计方法，结合试验台的功能和要求，设计了同步控制油路，确定同步控制系统的方案及硬件系统设计。 然后，建立加载系统中各个元件的数学模型，并化简得到加载系统的方框图和传递函数。为方便分析，将轮对视为刚体，建立了考虑组合承载按与试验台架间的滑动摩擦力、两液压缸之间的耦合关系等因素的同步加载系统数学模型。结合电液伺服加载系统自身非线性、时变性等特点，为了提高控制精度，基于模糊控制理论和变论域思想，研究其同步控制问题。为了解决模糊PID控制器由于规则数量限制等原因导致的控制精度低等问题，设计了变论域模糊PID控制算法，并且采用一种基于等同控制与偏差耦合控制相结合的控制方法，来提高试验台在加载过程中双液压缸垂向运动的同步性能。 最后，仿真分析与实验验证。运用Matlab中的Simulink模块对加载系统进行仿真分析，采用模糊PID和变论域模糊PID控制算法对系统进行控制。模拟试验台在实际应用时的加载要求，分别对位置和力同步控制进行仿真，验证了应用变论域模糊PID控制算法的正确性以及所设计的同步控制油路的合理性。应用设计开发的轮对标定试验台上对某地铁列车的测力轮对进行了标定实验，并且应用经过标定的测力轮对进行了线路试验，验证了该方法的有效性，取得了较好的应用效果。 |
| 作者： | 林健乔 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张邦成;高中伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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