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原文传递独立车轮主动导向技术研究

论文题名：	独立车轮主动导向技术研究
关键词：	城市轨道车辆;独立车轮;主动导向技术;控制技术
摘要：	随着我国城市化进程的加速，城市轨道交通飞速发展。100％低地板车由于其外形美观、乘坐方便、绿色环保等诸多优势，成为城市轨道交通的一个重要组成部分，在我国拥有广阔的运用前景。独立车轮对于实现整车低地板起到关键的作用，应用也越来越广泛。独立车轮的导向问题一直是独立车轮研究的热点和难点，综合独立车轮导向技术的国内外研究现状，主动导向是当前独立车轮导向的一个重要研究方向。　　本文从轮轨关系出发，推导了与轮对导向相关的重力复原力和轮轨蠕滑力的公式。并分别就刚性轮对和独立车轮的直线和曲线通过运动分析得出:刚性轮对具有直线对中和曲线导向能力主要是由于其重力复原力和轮轨蠕滑力的联合作用，而独立车轮纵向蠕滑力矩不足，所以其对中能力和导向能力都不如刚性轮对，需要使用其他方法，让其获得导向能力。　　在仿真软件SIMPACK中分别建立了刚性轮对转向架车辆和独立车轮转向架车辆的动力学模型，仿真结果验证了刚性轮对具有良好的导向能力，而独立车轮缺乏导向能力。　　从运动方程出发，研究了独立车轮的两种主动导向方法AIRW和DIRW。在MATLAB/Simulink软件中分别建立了AIRW和DIRW的控制模型，同时结合SIMPACK中的车辆模型进行SIMAT联合仿真。仿真结果表明:两种方法都能使独立车轮获得主动导向能力，补偿线路曲率和车辆运行速度后的AIRW能使独立车轮在圆曲线轨道上回到轨道中心，而DIRW在补偿线路曲率和车辆运行速度后依然不能回到轨道中心，但是轮对横移量小于不补偿的情况。　　针对AIRW导向方法中作动器的选择与控制，在MATLAB/Simulink中建立基于BLDCM的机电作动器的双闭环控制模型，通过仿真表明:该作动器具有良好的稳定性，响应速度快，作为导向控制系统的伺服环对主环控制器计算所得的主动导向作动力跟踪效果好、误差小，能够满足主动导向作动的需求。　　最后对考虑作动器伺服环的控制系统的滞后和失效问题进行了简单研究，结果表明:主动导向控制系统控制滞后8ms以内时对系统影响不大，仅在缓和曲线上有些许误差，但滞后超过8ms时系统出现失稳。主动导向过程中控制失效后，独立车轮将不再具备导向的能力，可能引发严重的安全问题，所以应该采用适当的方法来提高系统失效后的安全性和可靠性。
作者：	吴泳江
专业：	车辆工程
导师：	李芾
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文