城軌車輛垂向振動魯棒控制研究

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1、．、?。眨玻罚保牐梗玻牴_中圖分類號；密級ＵＤＣ：：本校編號讀＾交遺乂肇碩±學位論文論文題目：城祝車輛垂向振動魯棒控制研究研究生姓名：牟健學號：０２１２３２９學校指導教師姓名：孟建罕職稱：教授工學碩壬車輛工程申請學位等級：專業(yè)：２Ｄ１５，（Ｍ論文答辯２０１５．０６論文提交日期：日期：獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加Ｗ標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研。究成果，也不包含獲

2、得蘭州交通大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料與我一巧工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明滿的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：化簽字曰期：］／拜６月２戶日舉ｆ學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解蘭州巧通大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權(quán)蘭州巧通大學可Ｗ將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編ｔｉＵ共查閱和借閱。同意學校向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學位論文作者簽名；導師簽

3、名；簽字＂半起／日期：戶５年月：＾戶日簽字日期；扣，年＜月２＾日［／＞碩士學位論文城軌車輛垂向振動魯棒控制研究StudyonRobustControlforVerticalVibrationofUrbanRailVehicle作者姓名：牟健學科、專業(yè)：車輛工程學號：0212329指導教師：孟建軍教授完成日期：2015年4月蘭州交通大學LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學碩士學位論文摘要城軌車輛的迅猛發(fā)展給人們出行提供了諸多便利，為經(jīng)濟區(qū)域化的形成奠定了堅實的交通基礎(chǔ)。與此同時，車輛結(jié)構(gòu)振動也隨之加劇，引發(fā)了一系列

4、的不良影響。改善轉(zhuǎn)向架性能的主動控制方法是解決上述問題的主要途徑之一，國內(nèi)外學者在主動懸架控制方面做了大量的研究工作。由于運行車輛本身就是一個復(fù)雜的不確定系統(tǒng)，在建模時又不可避免地造成一些不確定性，導致最終得到的車輛模型存在諸多不確定性。本文考慮到車輛在運行過程中存在的外部干擾和車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)攝動變化等問題，分別采用魯棒H∞和μ控制原理設(shè)計魯棒控制器，對車輛振動進行控制抑制，提高車輛運行平穩(wěn)性、乘坐舒適性，同時延長車輛零部件和軌道路基的使用壽命、降低對周圍環(huán)境的影響具有重要的意義。首先，對引起車輛振動的根源進行系統(tǒng)的分析，利用離散傅立葉變換法將頻域軌道譜轉(zhuǎn)化

5、成時域形式的軌道不平順。另一方面，在分析城軌車輛振動原理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用哈密爾頓原理建立6-DOF車輛垂向振動模型。將軌道不平順作為外部輸入，對城軌車輛振動狀況進行仿真分析，并采用Sperling平穩(wěn)性能指標對振動狀況進行評價。其次，在建立城軌車輛模型的基礎(chǔ)上，選用車體相對前、后轉(zhuǎn)向架的振動位移作為檢測量，車體浮沉振動加速度、浮沉振動位移和點頭振動轉(zhuǎn)角作為被控輸出，考慮到名義對象忽略的不確定性和控制系統(tǒng)的性能要求，選取適當?shù)臋?quán)函數(shù)建立PS/T廣義對象模型，在運用線性矩陣不等式(LMI)給出魯棒H∞控制器存在條件的基礎(chǔ)上，對其進行凸優(yōu)化處理求解魯棒H∞控制器來

6、抑制車體垂向振動，提高車輛的運行品質(zhì)和運行安全，并在Matlab環(huán)境下進行仿真驗證。最后，考慮到城軌車輛在運行過程中車輛振動參數(shù)攝動變化的問題，主要針對簧上質(zhì)量、彈簧剛度等參數(shù)的攝動，利用線性分式變換LFT對車輛垂向振動模型進行不確定分析，運用結(jié)構(gòu)奇異值變換將模型中攝動參數(shù)隔離出來，采用D-K迭代法求解垂向振動魯棒μ控制器。為了增強控制器的工程可實現(xiàn)性，應(yīng)用Hankel范數(shù)逼近法對控制器進行降階處理。以軌道高低不平順作為外部激勵對所得到的控制器進行仿真分析，驗證分析魯棒μ控制器的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能。關(guān)鍵詞：城軌車輛；魯棒H∞控制；魯棒μ控制器；垂向振動；

7、軌道不平順論文類型：應(yīng)用基礎(chǔ)研究-I-城軌車輛垂向振動魯棒控制研究AbstractTherapiddevelopmentofurbanrailwayvehiclesbringscertainconvenientforpeople,establishingsolidtrafficfoundationfortheeconomicregionalization.Therequirementsontherunningstabilityandtheridecomfortarebecominghigherandhigheratthesametime.Therailwa

8、yvehicleswithhighspeedmakeaggrava