高速列车半主动悬挂系统的振动及主动控制

发布时间：2024-02-04 04:06

　　对两自由度高速列车半主动悬挂系统的垂向振动进行研究,考虑了二系悬挂中的刚度三次非线性。采用模态设解法、多尺度法得到了振动系统的二次近似解析解及振动系统的平均方程。振动系统的二阶模态振幅远远大于一阶模态的振幅,重点讨论了外激励频率趋近振动系统二阶模态频率时的振动控制情况。对线性系统的时滞反馈控制表明,存下一个最佳的反馈增益系数,无论时滞量如何取值,当反馈增益系数取得该值时,车体的振幅达到最小。对非线性时滞反馈控制,针对某一反馈增益系数,存在时滞的某些减振区间,当时滞量在该区间取值时能够抑制车体的振动。并且存在一些时滞的最佳值,车体的振幅达到最小。研究结果表明,能够利用时滞反馈控制改善悬挂系统的振动特性,达到抑制车体振动的目的。

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【部分图文】：

图1高速列车半主动悬挂系统垂向振动模型

图1是高速列车半主动悬挂系统垂向振动的动力学模型。图1中,1、2、3分别为车体、转向架和轮对;mb和mc分别为转向架和车体的质量;cp和cs分别为一系和二系悬挂的线性阻尼系数;kp为一系悬挂线性刚度系数;考虑二系悬挂的非线性刚度因素,力和位移间的关系满足条件Fk=ksx+δx3....

图2车体的幅频响应曲线

首先,不考虑非线性因素,分析线性系统的振动特性。图2分别给出了线性被动减振系统(即fs=0,τ=0,δ=0),在不存在阻尼和存在阻尼两种情况下垂向振动的幅频响应曲线,其中外激励振幅选择为F=40mm。从图2可以看出,当悬挂系统存在阻尼时,二阶模态频率ω2=6.39rad/s对....

图3反馈增益系数和时滞对车体振幅的影响

下面考虑在外激励频率趋近系统一阶振动模态频率时线性时滞反馈控制的减振特性,得到的车体振幅随反馈增益系数和时滞变化如图3所示。由图3可以看出,车体振幅A受到反馈增益系数和时滞两个控制参数的影响,对于某一特定的时滞参数,反馈增益系数fs=-7506.18(N·s)/m时车体的振幅....

图4车体的幅频响应曲线a

图4、图5是非线性被动振动系统(即fs=0)的幅频响应曲线,其中振幅a=s12+d12,振幅b=s22+d22,非线性系数选择为δ=2000N/m3。从图4、图5可以看出,当外激励在主共振点右侧(即εσ1>0.5),振动系统的幅频响应曲线出现了....

本文编号：3895182