[發明專利]基于共振控制的高速列車橫向半主動懸掛控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201710609880.6
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107539332B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 祝喬;胡廣地
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B61F5/24
• 分類號: B61F5/24
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 王沙沙

本發明公開了基于共振控制的高速列車橫向半主動懸掛控制系統及控制方法，包括分別設置在列車前后的兩套結構相同系統構成，每套系統包括用于采集車身垂向振動加速度的加速度傳感器、基于共振懸掛控制器、電流控制器和磁流變阻尼器；基于共振懸掛控制器連接加速度傳感器和電流控制器；電流控制器連接磁流變阻尼器，磁流變阻尼器連接轉向架；本發明通過控制磁流變阻尼器輸出阻尼大小調整列車的舒適性和穩定性，并且使用方便，成本低。

技術領域

本發明涉及高速列車懸掛領域，具體涉及一種基于共振控制的高速列車橫向半主動懸掛控制系統及控制方法。

背景技術

作為一種精通成本效益的交通工具，高速列車在最近幾年取得了很大發展；不過隨著越來越多的列車速度和輕量化設計的應用，由軌道不規則、隧道、橋梁引起的振動，側風將極大地影響到穩定性、安全性和乘坐質量；通常主動/半主動的鐵路車輛懸掛系統，用于減少列車車身不必要的振動；高速列車系統主動/半主動橫向懸掛的控制技術引起研究人員的興趣；但是目前的控制技術，受到成本或者控制效果的限制，控制效果較好的可能需要的成本較高，硬件設施要求高，需要確定的控制器參數較多；而一些成本較低的控制器效果又達不到要求，本發明就是基于這一點，結合兩方面的指標設計的低成本、應用方便的半主動懸掛系統。

發明內容

本發明提供一種成本低、使用方便的基于共振控制的高速列車橫向半主動懸掛控制系統及控制方法。

本發明采用的技術方案是：一種基于共振控制的高速列車橫向半主動懸掛控制系統，包括分別設置在列車前后的兩套結構相同系統構成，每套系統包括用于采集車身垂向振動加速度的加速度傳感器、基于共振懸掛控制器、電流控制器和磁流變阻尼器；基于共振懸掛控制器連接加速度傳感器和電流控制器；電流控制器連接磁流變阻尼器，磁流變阻尼器連接轉向架。

一種基于共振控制的高速列車半主動懸掛控制系統的控制方法，包括以下步驟：

A、構建列車半主動懸掛控制系統的被控對象模型，獲得模型參數；

B、根據牛頓定律，建立關于車身、轉向架和輪對的動力學方程，根據上述方程得到狀態空間模型；

C、構建基于共振控制器，根據步驟A構建的模型和共振理論計算控制器增益，根據步驟B得到的狀態空間模型和控制器增益得到列車半主動懸掛的控制所需要的主動力；

D、電流控制器根據主動力控制電流大小，磁流變阻尼器根據電流大小輸出相應阻尼到轉向架上實現控制。

進一步的，所述車身動力學方程為：