原文传递
高速列车运行横移及侧滚姿态主动控制研究
| 论文题名： | 高速列车运行横移及侧滚姿态主动控制研究 |
| 关键词： | 高速列车;列车运行;容错控制;人工神经网络 |
| 摘要： | 近几年来，我国高速铁路建设发展迅速，对列车运行的安全性和舒适性要求在不断提高，由于车速的提高、车辆自身结构特点、轨道不平顺激扰、风力及空气动力等因素的存在，高速列车姿态调节与振动控制问题日益突显，开展相关研究很有必要。车辆的悬挂系统因其具有支撑、导向、隔振、减振的功能可以改善其动态性能，并保持列车运行的平稳性。然而采用被动悬挂系统的列车不能根据车辆自身及运营条件的变化，自主地调节悬挂系统的刚度和阻尼，其性能具有一定的局限性，因此人们越来越多地开始研究基于主动悬挂的列车运行姿态控制技术，来实现运营品质的进一步提升。本研究主要内容包括： ⑴考虑了列车运行过程中悬挂参数的未知时变性、轨道不平顺激扰噪声、不同运行环境下外部扰动不确定性等因素，通过动力学分析建立了列车车体、转向架横移-侧滚四自由度系统模型。所建立的模型精确性较强，更加充分地反应了系统的实际运行情况。基于此模型，分别在直线轨道和曲线轨道下进行了初步的仿真分析，归纳了不施加控制作用时原车在被动悬挂下的一些运行特性。 ⑵基于神经网络分别设计了依赖于系统增益矩阵和不依赖于系统增益矩阵的控制器。二者对建模时所考虑的系统参数未知时变性及轨道、环境所致外部扰动不确定性等因素均拥有良好鲁棒性，而且后者在设计过程中通过变换李雅普诺夫方程形式克服了系统模型中增益矩阵的非对称正定性带来的困难，最终使控制器不需要系统增益矩阵，结构简单，计算量小，易于实施。两种控制器中神经网络权重在线调节律或参数的自适应律是在确保整个闭环系统稳定的前提下获得的，并且控制器的稳定性通过Lyapunov稳定性理论进行了证明。 ⑶将作动器可能出现的非完全失效故障考虑进来，设计了神经网络自适应容错控制器，使所设计的控制策略更具实用性，而且对具有类似模型特点的系统具有参考价值。针对直线、曲线两种不同的轨道线路条件进行了MATLAB数字仿真，结果表明所设计的控制策略能够使车体、转向架的横移、侧滚姿态达到期望的控制目标，验证了控制算法的有效性。 |
| 作者： | 李呈祥 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 宋永端 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
