基于HIL的高速列车横向半主动悬挂系统模糊控制仿真研究
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摘要
列车的悬挂方式有三种,分别为被动悬挂、半主动悬挂和主动悬挂。从实时可调整特性、安全性以及节能性能等方面考虑,半主动控制有着另外两种方式都无可比拟的优势。为达到预期的控制效果,一般有三种方法,分别是通过求解系统动力学问题获得可控减振环节的参数对系统运动特性的影响、根据系统的动力学模型和控制理论建立的控制策略以及采用模糊控制、神经网络控制等智能控制方法。因模型建立较为复杂,得出精确数学模型较困难,而模糊控制特别适用于系统存在参数时变、非线性、强耦合,建立精确数学模型困难很大,甚至无法建模的情况,故本文采用模糊控制这一智能控制方式,以求取得良好的实时控制效果。考虑到实验成本,以往对于高速列车横向半主动控制效果的仿真都是纯粹的计算机模拟,这会导致与实际情况出现偏差。为解决这个问题,本文采用硬件在环实验手段,将建模最复杂而要求最为精确的横向减振器部分,用实际的磁流变阻尼器进行替换,从而进行半实物仿真。在此基础上,本文基于基础的模糊控制方法提出一种包含自寻优模块的改进式模糊控制方法。最终根据列车脱轨系数、轮重减载率及Sperling指标等评价指标,结合搭建的实验平台进行仿真分析。结果表明:该方法可以更为有效地改善列车横向悬挂系统,并提高其乘坐舒适度和安全性。
引文