高速列车车体疲劳试验压力加载控制仿真研究

高速列车在隧道通过或明线交会时,列车表面会产生较大的气压波动,此压力波动通过车体传递到车内也会影响车内压力波动,加之运行速度的不断提高,可引起车体表面材料疲劳甚至断裂。为研究高速列车在复杂工况下车内、外压力波动对车体材料疲劳性能的影响,设计了一种能同时对车内及车外进行压力加载的试验系统。利用AMESIM与SIMULINK接口技术进行联合仿真平台的构建,并进行车内、外压力控制仿真。针对系统数学模型难以建立,且存在大容量、大时滞、非线性及多扰动等特点,采用基于前馈补偿的高阶非因果型迭代PI型控制算法实现车内及车外压力的精确控制。仿真结果表明该算法控制误差较PI型控制算法小,控制效果更理想。     

利用卷积网络的高速列车主观声品质预测

随着高速列车在中国的高速发展,乘客对舒适性的要求不断提高。因此高速列车内声学舒适性是一个需要研究和解决的问题。首先,该文基于声学人工头设备,获取了高速列车行驶在350 km/h速度下不同车厢、不同区域的双耳噪声样本,并对其分别开展了主观声学评价和基于响度、尖锐度、粗糙度和抖动度等参数的客观声品质分析。结果表明,350 km/h速度下高速列车车内噪声能量集中在3000 Hz以内,风挡区域是舒适性评价较差的位置,而响度是影响主观评价最大的因素。其次,利用卷积神经网络算法将主观评价结果与高速列车噪声样本相关联,建立了车内噪声主观声品质预测模型,并与基于BP神经网络的预测模型进行了对比。结果表明,基于卷积神经网络的主观声品质预测模型具有更高的预测精度,更适宜用于指导高速列车车内声学舒适性的优化设计。     

基于主动悬架的模糊神经网络控制的研究

传统的被动悬架由于阻尼参数不可任意选择和调节,减振性能不好,不能满足乘客的乘坐舒适性;而主动悬架可通过改变减振器的阻尼特性而适应不同的道路和行驶状况,改善乘坐舒适性和操纵稳定性;以汽车主动悬架为研究对象,建立了汽车二自由度1/4车体模型,提出了一种汽车主动悬架模糊神经网络控制方法,设计了模糊神经网络控制器;以B级路面作为随机路面输入,并利用Matlab进行仿真;通过动态仿真对被动悬架和主动悬架的特性进行了对比,仿真结果表明,该模糊神经网络控制器对车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷都有很好的抑制。     

高架桥声屏障高度对列车气动特性影响的数值模拟

采用计算流体力学方法对高架桥声屏障高度影响高速列车空气动力特性进行数值研究.通过网格划分、湍流模型选取、边界条件设置等来提高数值计算精度.结果表明,当高速列车运行在下风向时,头车、中间车上的侧向力随着声屏障高度增加而逐渐下降.头车所受的侧翻力矩在整车中最大,且随着声屏障高度的增加而逐渐减小.随着声屏障高度的增加,上风向工况下中间车受到的侧翻力矩要大于下风向工况.上、下风向工况下高速列车气动特性差异主要是由于流动空腔中列车所处的相对位置不同,改变了车体表面的压力分布,从而改变了车体所受到的气动力、力矩.     

基于EEMD和球SVM的高速列车转向架故障估计 

基于监测数据评估高速列车空气弹簧、抗蛇行减振器和横向减振器关键部件的运行状态,针对故障状态下车体构架横向加速度的非平稳信号,提出IMF能量矩与改进的多类超球支持向量机相结合对车体运行状态估计,改进的的超球支持向量机对球外与球内重叠区域的样本用不同的决策,具有更好的分类效果;实验数据仿真分析表明,在速度变化下列车故障识别率稳定在87%以上,证明所用方法能够提取到故障状态下的典型特征,改进的支持向量分类器并能很好的估计出高速列车的故障状态。     

磁悬浮列车运营的物理基础

 近几十年来,德国和日本都在积极进行磁悬浮铁路的研究,两国都建立了实验线,美国则进行了理论研究。我国也将在上海浦东开发区建造首条磁悬浮列车示范运营线,其可行性研究已正式启动。一、磁悬浮列车的特点磁悬浮列车的速度比轮轨系列车高,时速可达５００千米以上。磁悬浮列车还具有爬坡能力强、能耗低、污染少的优点。磁悬浮列车运行时,车体与地面没有任何直接接触,因而在运行时的噪声和振动小,乘客乘坐会比较舒适。车体下缘环抱在路轨外侧,所以列车不大可能会脱轨。     

零延时RS485模块在列车车载防火检测系统中的应用研究

随着高速列车技术的飞跃发展,车载设备之间的通讯信息、列车的故障检测和诊断信息、车内视频监控信息等信息数据的剧增,对信息承载媒介和通讯接口设备在可靠性和实时性方面提出了更高的要求;通过对RS485模块的研究设计了一种零延时RS485模块,应用于以太网主从式结构的列车车载防火检测系统中,达到实时、高效、安全可靠的设计目的;使用Multisim软件对零延时电路进行仿真验证,结果表明该设计的零延时RS485模块具有可靠的实时性。     

某轻客低速轰鸣分析与改进*

某轻客车型在1100-1500rpm加速工况下存在明显车内轰鸣,严重影响乘坐舒适性。本文通过对激励源、悬挂结构传递路径和车身响应详细诊断和分析,分析主要原因为传动系扭振激励过大、激励前悬挂系统模态导致振动传递到车身零件与声腔模态耦合引起轰鸣。最终通过在前风窗下横梁和尾门增加CBS、前围板加强和前转向节增加动力吸振器解决了轰鸣问题。该优化思路为类似问题的优化控制提供重要的参考价值。     

纯电动汽车车身泄压阀引起的低频涡声耦合问题识别分析

由于纯电动汽车底部平整,高速行驶时可能容易诱发气流与车身泄压阀耦合,从而引起车内低频噪声问题,严重降低乘坐舒适性。以某纯电动汽车高速行驶低频涡声耦合问题的测试排查分析过程为例,系统地介绍了低频涡声耦合问题的发生机理,设计了一种用于验证低频噪声问题的静置试验方法,识别出影响低频噪声的关键要素,并设计了泄压阀罩工程化方案,实车验证了方案的有效性,这对于解决纯电动汽车低频涡声耦合问题和前期开发问题识别具有借鉴和参考价值。     

普速列车与动车组交会过程的车窗安全性研究

随着既有线路上普通快速列车和动车组运行速度的提高,会车时两车之间的气动压力会明显增大。因此,会车压力波给交会的普通快速列车和动车组造成的舒适性和安全性等影响明显加剧。采用基于雷诺时均法(RANS)的RNG k-e二方程的湍流模型仿真计算普通快速列车时速140km与动车组时速200km时,明线和隧道两种工况下会车过程的压力波动情况,并用计算得到的车窗处压力从车窗玻璃的静强度、车窗玻璃的动态冲击强度和车窗安装强度三个方面分析了交会过程的车窗安全性。结果表明: 明线会车过程两车交会侧车窗受正压和负压的影响,隧道会车过程两车交会侧车窗主要受较大的负压的影响。受压缩波和膨胀波的叠加影响,交会压力波的头波波峰和尾波波谷的波动较小,而头波波谷和尾波波峰的波动较大。在隧道会车时,动车组车窗中心处的负压极值最大值约为明线会车的3.87倍,压力波幅值最大值和最大压力平均变化率较接近;普通快速列车车窗中心处的负压极值最大值约为明线会车的4.25倍,压力波幅值最大值和最大压力平均变化率相差较大。车窗的长宽比越大,安装结构强度越大,安装结构越宽,安装强度越大。     

Control of Unknown Chaotic Systems Based on Neural Predictive Control

We introduce the predictive control into the control of chaotic system and propose a neural networkcontrol algorithm based on predictive control. The proposed control system stabilizes the chaotic motion in an unknownchaotic system onto the desired target trajectory. The proposed algorithm is simple and its convergence speed is muchhigher than existing similar algorithms. The control system can control hyperchaos. We analyze the stability of thecontrol system and prove the convergence property of the neural controller. The theoretic derivation and simulationsdemonstrate the effectiveness of the algorithm.     

Control of Unknown Chaotic Systems Based on Neural Predictive Control

We introduce the predictive control into the control of chaotic system and propose a neural network control algorithm based on predictive control. The proposed control system stabilizes the chaotic motion in an unknown chaotic system onto the desired target trajectory. The proposed algorithm is simple and its convergence speed is much higher than existing similar algorithms. The control system can control hyperchaos. We analyze the stability of the control system and prove the convergence property of the neural controller. The theoretic derivation and simulations demonstrate the effectiveness of the algorithm.     

基于滑模变结构的柔性倒立摆控制研究

针对柔性倒立摆稳摆控制比较困难且传统指数趋近率的滑模变结构控制易对系统造成抖振,基于机理建模方法建立柔性倒立摆数学模型,提出变指数趋近率的滑模变结构控制方法,设计了滑模变结构控制器,使系统具有较好的稳摆控制和鲁棒性。仿真结果表明,基于变指数趋近率的滑模变结构控制方法能够更好的实现倒立摆稳定控制,相比于传统指数趋近率的滑模控制器输出更加平滑,进而减小了控制器的负担。     

基于期望控制函数频率特征的解耦多变量控制

提出一种简单的解耦多变量系统比例积分微分(PID)控制器设计方法;首先,将多变量过程前馈解耦为多个独立单回路系统,利用解耦器对角环节保证解耦器的稳定性和可物理实现性;其次,针对每个已解耦单回路系统,提出同时考虑设定值跟踪、扰动抑制和鲁棒稳定性要求的期望闭环传递函数,由此得到期望控制函数,并基于期望控制函数的频率特征快速获取PID控制参数;最后,示例了解耦多变量控制器的设计过程;仿真结果表明该解耦PID设计法对一般多变量时滞过程的控制是有效的。     

基于PD控制的航天飞行器控制系统的设计与实现

当前的飞行器控制系统在运行过程中容易受到噪声因素的干扰,对飞行器的控制存在滞后性和片面性,无法直观描述飞行器的运行状态,设计并实现了一种抗干扰能力强的航天飞行器控制系统,给出了无刷直流电机、电源电路、无线通信模块以及RS-232接口的硬件设计原理,给出了系统主控中心的人机交互界面组成;通过PD算法运算出不同电机的调整量,按照运算出的调整量控制电机的PCA模块,进而控制飞行器电机的转速,调整飞行器的姿态,克服干扰;实验结果说明,该种系统可对飞行器的各种飞行攻角进行准确的控制,该种系统的控制效率参数优于传统系统。     

基于二阶滑模控制的导弹姿态控制系统设计

为了消除经典滑模变结构控制在导弹控制系统中产生的抖振现象,提出了一种新型的基于二阶滑模变结构控制的导弹姿态控制系统设计方法.为便于导弹姿态控制系统的设计,将复杂导弹姿态运动方程分解成三个简单的子系统,即俯仰通道子系统、偏航通道子系统和滚转通道子系统,同时将三个通道间的耦合项等效为外界干扰.当三通道间的耦合项有界时,分别给出了三个子系统的控制器.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性,并且有效消除了系统抖振现象.     

基于自适应模糊控制的节能装置研究

针对凹版印刷干燥设备,设计节能装置,该装置利用压缩机换热原理,对余热进行再循环利用。设计自适应模糊PID节能控制系统,完成对压缩机,调功器,变频器的实时控制。利用组态软件完成系统界面设计,人机交互简洁,操作方便。控制算法采用自适应模糊PID控制,依靠数据信息来调整模糊逻辑系统的参数,通过在线计算得到最佳控制器参数,抑制不确定性对系统的影响。将节能装置应用到凹版印刷机,实验数据显示,系统耗能减少,效率得到提高,达到节能目的,证明了节能系统的有效性,具有较强的应用价值。     

基于模糊控制的动力电池组均衡充电控制策略研究

针对单体电池性能的不一致性导致串联动力电池组性能急剧下降以及使用寿命缩短问题,设计了一种基于储能电感的非耗散型均衡电路;在对动力电池组均衡电路充电过程进行分析的基础上,根据电池组中单体电池的SOC值,采用模糊控制算法对均衡电路切换的占空比进行控制,调节其充电电流,从而实现电池组充电的均衡控制;在恒流工况下,对四节电池串联电池组进行了均衡充电的仿真实验;实验结果表明,设计的均衡电路和模糊均衡控制算法能够实现能量的无损转移,达到均衡充电的要求。     

冗余自由度工业机器人模糊自适应PID控制研究

为提高汽车生产中涂胶工序的工作效率和空间利用率,改善机器人避障性能,设计了一款具有7自由度的冗余度工业涂胶机器人,并对其控制方法开展研究。针对现有PID控制方法应用于非线性时变的多自由度多刚体串联式开链系统时,控制效果有限、难以达到系统精度要求等问题,基于传统PID控制和模糊自适应控制算法,提出了一种带有重力补偿的模糊自适应PID混合控制方法。该方法在对冗余度工业机器人进行动力学分析的基础上,基于牛顿-欧拉分析法建立了冗余度机器人动力学模型,基于动力学分析设计了带有重力补偿的模糊自适应参数整定PID控制策略,建立了控制器模型,通过Matlab仿真实验表明,具有模糊自适应参数整定PID控制较有重力补偿的传统PID控制具有更好的控制效果。     

基于模型参考自适应PID的高压釜温度控制

通过对某厂生产复合玻璃关键步骤“合片抽真空”的研究,发现在此过程中应用的温度控制方法简单,控制效果不理想,会产生超调、震荡等现象;为了解决在温度控制过程中出现的这些现象,提出了一种基于模型参考自适应PID的高压釜温度控制方式;首先,通过实验对高压釜釜内温度进行温度建模;然后,以此温度模型为理论依据,通过模型参考自适应控制方式对PID参数进行在线调整,即利用了PID控制使用方便、原理简单的特点,又弥补PID参数不能在线整定的缺点;通过仿真实验证明,该控制方案能够有效减少超调量,改善动态特性。