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地铁车辆柔性车体动力学及悬挂系统半主动控制研究
| 论文题名： | 地铁车辆柔性车体动力学及悬挂系统半主动控制研究 |
| 关键词： | 地铁车辆;刚柔耦合;半主动控制;模糊控制 |
| 摘要： | 随着地铁车辆车体的轻量化趋势愈发明显，车体会因为采用中空等轻量化结构而造成刚度降低，车体固有频率会发生改变，可能产生弹性共振，降低车辆运行品质。并且近年来新开通的地铁线路运营时速也在不断提高，从而更容易导致地铁车辆车体产生弹性共振。因此，在对地铁车辆车体的振动特性研究时，不能再忽视地铁车体柔性特征的作用，以及有必要针对地铁车辆振动开展半主动悬挂系统的研究，以满足乘客对于地铁乘坐舒适性日益增长的需求。本文的主要工作如下。 (1)针对国内某A型地铁车辆，根据车辆参数搭建了地铁车辆多刚体动力学模型，然后根据车体参数建立车体有限元模型并进行模态分析，并且将车体模态计算结果导入ADAMS/Rail软件中建立地铁车辆柔性车体子系统，并将地铁车辆柔性车体子系统与刚性转向架子系统装配，建立考虑车体柔性特征的地铁车辆刚柔耦合动力学模型。 (2)在试验线对地铁车辆车体振动进行实际测试，获取了实际地铁运营工况下车体振动响应，并且计算运营工况下的车辆运行平稳性指标，用于验证建模及仿真的合理性。 (3)仿真两种车辆模型在模拟测试工况条件下，车体不同位置的垂向及横向加速度。依据车辆动力学性能指标，对不同模型的振动响应进行动力学性能评价并与实测数据对比，结果表明：由于柔性车体模型与实测振动主要频率与车体模态固有频率接近，从而柔性车体模型能够体现出车体的弹性特征。柔性车体振动加速度、振动主频及车辆动力学指标相比于刚性车体更加接近实际情况，验证了地铁车辆刚柔耦合动力学模型的优越性。柔性车体车辆模型平稳性及安全性指标均高于刚性车体模型，柔性车体的弹性振动会对车辆运行平稳性及安全性产生不利影响。 (4)基于地铁车辆柔性车体模型开展对车体振动控制的研究，针对单一天棚阻尼控制的局限性，通过结合模糊控制策略，采用基于天棚阻尼的模糊控制对地铁车辆半主动悬挂系统进行控制，并在天棚模糊控制的基础上结合参数自调节控制策略，构造因子参数自调节天棚模糊控制策略，进一步提高地铁车辆半主动悬挂系统的控制效果。最后对不同控制策略下的振动响应进行动力学性能评价，结果表明：车体横向振动得到更有效的衰减，充分验证了因子参数自调节天棚模糊控制策略有效性与可行性，并且车辆的动力学性能相比于单一天棚阻尼控制有了更大程度的提升。 |
| 作者： | 宋浩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孟建军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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