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原文传递高速列车主动悬架容错控制研究

论文题名：	高速列车主动悬架容错控制研究
关键词：	高速列车;主动悬架;容错控制;鲁棒控制
摘要：	近年来，随着高速铁路的迅猛发展以及列车行驶速度的大幅提升，人们对高速列车运行时的稳定与平稳需求越来越高，对高品质的铁路运输提出更高要求。高速列车在铁路线路上运行的稳定性与其悬架系统有着密不可分的关系，然而由于现代工业技术的发展与创新，列车悬架系统的研究不断深入，其系统结构趋于复杂，所使用的零部件不断增多。随着列车运行时间的增加，悬架系统内零部件不可避免的会由于运行环境灾害、零部件老化和人为损坏等原因发生故障，进而造成悬架系统输出性能恶化，致使列车振动加剧，更为严重的甚至引发人员伤亡以及财产损失，因此，针对高速列车悬架系统开展容错控制研究是十分有必要的。本文主要研究内容如下：　　（1）首先对高速列车悬架系统开展容错控制研究的背景及意义进行了阐述，其次对高速列车悬架系统进行了分类以及对比分析，选取了减振效果较好并且具有深厚发展潜力和重要研究价值的高速列车主动悬架作为研究对象，介绍了容错控制方法，总结了国内外悬架系统容错控制研究现状，选取列车主动悬架作动器为故障对象开展后续容错控制研究。　　（2）在列车振动模型分析的基础上，本文选取高速列车横向振动进行控制研究。对影响列车横向振动的轨道不平顺进行了分析，选取中国高速铁路无砟轨道不平顺谱进行了数值模拟并作为轮轨激励输入。建立了高速列车17自由度整车横向主动悬架模型和3自由度1/4车横向主动悬架模型。　　（3）高速列车主动悬架滑模被动容错控制。针对高速列车主动悬架作动器发生的效率部分损失故障，在3自由度1/4车横向主动悬架模型基础上，建立了故障模型与故障悬架模型。运用滑模控制方法进行了列车悬架被动容错设计，并通过Matlab/Simulink在不同列车模型里进行了被动容错控制方法的仿真验证。　　（4）基于故障估计的高速列车主动悬架主动容错控制。针对高速列车主动悬架作动器发生的卡死、恒偏差、增益及信号中断等故障，在3自由度1/4车横向主动悬架模型基础上，建立了故障模型与故障悬架模型。设计了鲁棒H?输出反馈控制器、自适应观测器、故障估计器和故障补偿器用于列车悬架主动容错控制，并通过Matlab/Simulink在不同列车模型里进行了主动容错控制方法的仿真验证。
作者：	彭伟尧
专业：	车辆工程
导师：	孟建军;李永宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022