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摘要
为了减小高速动车组车体刚性与弹性振动,提出了一种基于二系垂向作动器与车体压电作动器的高速动车组车体振动主动控制方法;基于某型高速动车组,设计了一种在车辆二系安装垂向作动器,在车体底架布置压电作动器,运用H#鲁棒最优控制器进行车辆协调控制的主动减振方法;建立了基于车辆动力学参数的刚柔耦合减振力学模型,采用H2及H∞准则优化压电作动器与压电传感器布置位置,运用鲁棒最优控制方法设计了H∞反馈控制器;利用MATLAB仿真了减振装置与主动控制方法对车辆动力学性能的影响,比较了被动悬挂车辆、仅安装二系垂向作动器车辆与采用主动控制车辆的动力学性能差异。研究结果表明:压电作动器与压电传感器布置在距车体左端距离为7.15、12.25、17.35m处车体一阶及二阶弹性模态归一化H2及H∞范数最大,可以作为压电作动器与传感器的布置位置;基于二系垂向作动器与车体压电作动器的鲁棒最优控制方法能够有效地抑制车体的振动,一阶垂弯振动频率处车体中部和转向架上方的加速度功率谱分别减小为被动悬挂车辆的5%、10%;速度越大,振动加速度抑制效果越明显,当车辆的运行速度为200km·h-1时,车体振动加速度均方根减小10%,当车辆的运行速度为350km·h-1时,车体振动加速度均方根减小18%;相对于被动悬挂,二系垂向作动器输出力功率谱在车体浮沉与点头振动频率处的量级为106 N2·Hz-1,对车体刚性振动有较大抑制作用,压电作动器电压功率谱在车体一阶垂弯振动频率处达到峰值4 000V2·Hz-1,对车体弹性振动有较大抑制作用。
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