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自动导向轨道系统车辆磁流变悬架系统设计及动力学性能仿真
| 论文题名： | 自动导向轨道系统车辆磁流变悬架系统设计及动力学性能仿真 |
| 关键词： | 自动导向轨道系统车辆;半主动悬架系统;磁流变阻尼器;动力学性能 |
| 摘要： | 随着经济水平的提高以及城市化的加速，更多中小城市的轨道交通需求日益凸显，中低运量城市轨道交通制式迎来了最佳发展时机。自动导向轨道系统（行业统称APM系统）作为中低运量城市轨道交通的典型制式，以其工程建设和生产、运营成本低、环境友好以及运行高度自动化等技术特点，已成为众多中小城市的主要选择。然而现有APM车辆普遍采用空气弹簧悬架系统，导致车辆出现转向架结构复杂、自重大、车辆购置费用和运营维修成本高等问题。 为解决APM车辆采用空气弹簧悬架系统所出现的上述问题，本文提出了一种采用沙漏式橡胶弹簧（简称沙漏簧）与磁流变阻尼器(Magneto-theological damper,MRD)结合的半主动悬架系统方案。在分析MRD的力学特性，建立仿真分析模型的基础上，围绕半主动悬架系统APM车辆进行了控制策略和车辆动力学性能仿真研究。主要研究工作如下： 首先，对APM系统进行了现行结构分析，主要包括车辆结构分析和轨道结构分析；建立了车辆的拓扑关系模型及动力学仿真分析模型，探讨了适用于APM车辆的动力学性能评价指标，开展了空气弹簧悬架系统车辆动力学性能仿真分析。 其次，简述了MRD的类型、特性，分析了伪静力模型和参数模型及各自特点；结合某MRD产品的技术参数建立了MRD正向仿真分析模型，并对MRD输出阻尼力的仿真数据与该MRD产品实验数据进行了分析对比，验证了MRD正向仿真分析模型的准确性；同时，利用BP神经网络算法建立了MRD逆向仿真分析模型。 然后，在上述研究基础上，提出了沙漏簧与MRD结合的APM车辆半主动悬架系统方案；针对APM车辆半主动悬架系统，分析了模糊控制、PID控制以及模糊PID控制三种控制策略，分别设计了三种控制策略下的半主动控制器；通过开展仿真对比分析，确定本文选用模糊PID控制策略；同时，设计了一种用于保证半主动悬架系统安全可靠性的阻尼力限制器。 最后，运用ADAMS和MATLAB联合仿真平台，搭建了沙漏簧与MRD结合的半主动悬架系统APM车辆联合仿真分析模型，开展了该车辆曲线通过性和运行平稳性方面的动力学性能仿真分析。进行了空气弹簧悬架系统车辆和半主动悬架系统车辆的动力学性能仿真结果对比分析，结果表明：基于MRD的半主动悬架系统APM车辆的动力学性能能够满足使用要求，半主动悬架系统方案可以替代现行空气悬架系统。 |
| 作者： | 庹洪铭 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杜子学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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