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第1章 绪论1

1.1 列车主动悬挂控制的提出1

1.1.1 列车载荷变化或轻量化对平稳性影响1

1.1.2 长波长轨不平顺的影响3

1.1.3 空气动力作用的影响3

1.2 列车主动悬挂控制系统分类及其原理分析4

1.2.1 全主动悬挂控制系统5

1.2.2 半主动悬挂控制系统7

1.3 高速列车横向半主动悬挂系统的必要性9

1.4 主动悬挂控制状况及其控制策略10

1.4.1 天棚阻尼控制10

1.4.2 PID控制12

1.4.3 线性最优控制12

1.4.4 鲁棒控制13

1.4.5 自适应控制14

1.4.6 模糊控制15

1.4.7 神经网络悬挂控制15

1.4.8 预见控制15

1.4.9 预测控制15

1.5 可调阻尼减振器的研究现状17

1.6 本书的主要内容18

参考文献22

第2章 半主动悬挂测控系统数学模型27

2.1 模型与控制27

2.2 横向半主动悬挂测控系统组成28

2.3 车辆横向半主动悬挂模型建立29

2.3.1 传统横向半主动悬挂模型29

2.3.2 车辆横向半主动悬挂控制系统模型建立31

2.3.3 17自由度横向振动模型建立31

2.3.4 3自由度横向半车模型建立34

2.4 测控系统输入通道数学模型建立36

2.4.1 应变式加速度传感器模型37

2.4.2 电压放大器模型38

2.4.3 低通滤波器设计及模型38

2.5 测控系统输出通道数学模型建立40

2.5.1 可调开度减振器系统的输出通道建模40

2.5.2 磁流变液可控减振器系统的输出通道模型建立46

参考文献50

第3章 轨道不平顺数值模拟53

3.1 传统轨道不平顺的数值模拟54

3.2 时域改进轨道不平顺模拟方法55

3.2.1 基本原理55

3.2.2 功率谱采样计算频谱56

3.2.3 时域美国轨道谱模拟57

3.2.4 时域德国轨道谱模拟60

3.3 空域轨道不平顺模拟方法61

3.3.1 基本原理61

3.3.2 功率谱采样计算频谱62

3.3.3 空域美国轨道谱的模拟62

3.3.4 空域德国轨道谱的模拟64

参考文献65

第4章 车体横向振动内部关系分析67

4.1 车辆横向振动数值仿真67

4.1.1 基于SIMULINK的动力学仿真67

4.1.2 基于UM的车辆动力学模型仿真实现68

4.2 车体横向振动内部变量频谱分析70

4.2.1 基于SIMULINK模型仿真分析71

4.2.2 基于UM模型仿真分析76

4.3 多目标矛盾关系研究77

4.3.1 函数或序列间的矛盾度与一致度78

4.3.2 矛盾指标问题80

4.3.3 矛盾解的满意优化方法81

4.3.4 矛盾分析方法在控制系统设计中的实例81

4.4 车体横向振动内部变量矛盾分析84

4.4.1 车体横向振动内部变量之间矛盾度分析85

4.4.2 车体横向内部振动与合成横向振动的矛盾度分析85

4.5 列车振动的评定88

4.5.1 列车平稳性88

4.5.2 乘坐舒适性91

参考文献96

第5章 半主动悬挂迭代学习控制98

5.1 传统反馈控制基本原理98

5.2 迭代学习控制99

5.2.1 迭代学习控制的发展状况99

5.2.2 迭代学习控制的基本思想100

5.3 广义反馈迭代学习控制101

5.3.1 问题的提出101

5.3.2 广义反馈迭代学习控制理论的基本思想102

5.3.3 广义反馈迭代学习控制理论的算法实现102

5.4 半主动悬挂广义反馈迭代学习控制仿真104

参考文献109

第6章 半主动悬挂模糊控制110

6.1 模糊控制理论110

6.1.1 模糊控制的发展状况110

6.1.2 模糊控制的特点111

6.1.3 模糊控制的基本结构111

6.2 半主动悬挂模糊PID控制112

6.3 基于天棚阻尼的模糊控制114

6.3.1 基于天棚阻尼的模糊控制原理114

6.3.2 基于天棚阻尼的模糊控制仿真116

6.4 车体摇头半主动模糊控制118

6.4.1 车体摇头半主动模糊控制原理118

6.4.2 半主动模糊控制仿真分析124

参考文献126

第7章 全主动悬挂线性二次最优控制127

7.1 线性二次型（LQR）最优控制原理127

7.1.1 最优控制的数学模型127

7.1.2 最优控制的求解128

7.2 车辆横向状态空间模型的建立131

7.3 全主动悬挂控制仿真分析139

参考文献142

第8章 主动与半主动悬挂广义预测控制143

8.1 预测控制理论的发展状况143

8.2 预测控制的基本特征144

8.2.1 预测模型144

8.2.2 滚动优化145

8.2.3 反馈校正145

8.3 广义预测控制的基本原理146

8.3.1 预测模型146

8.3.2 滚动优化148

8.3.3 在线辨识与校正149

8.3.4 实现步骤149

8.4 车辆主动、半主动悬挂广义预测控制仿真151

8.4.1 全主动悬挂广义预测控制仿真分析152

8.4.2 不考虑时延时半主动控制仿真分析153

8.4.3 考虑时延时半主动悬挂的广义预测控制仿真分析154

8.5 带模型误差修正的广义预测控制算法155

8.5.1 j步导前输出156

8.5.2 最优控制律计算159

8.5.3 带模型误差修正的参数辨识159

8.5.4 广义预测控制的实现步骤161

8.6 带模型误差修正的广义预测控制仿真163

8.6.1 全主动预测控制仿真163

8.6.2 不考虑时延时半主动预测控制仿真163

8.6.3 考虑时延时半主动预测控制仿真164

8.7 振动速度为指标的广义预测控制仿真分析166

8.7.1 全主动预测控制仿真166

8.7.2 不考虑时延时半主动预测控制仿真167

8.7.3 考虑时延时半主动预测控制仿真168

参考文献170

第9章 横向全主动与半主动悬挂控制试验171

9.1 试验系统的组成171

9.1.1 滚动与振动试验台概述171

9.1.2 测控系统构成172

9.2 原车被动悬挂试验177

9.3 卸下原车二系横向阻尼器的试验178

9.4 全主动悬挂预测控制试验179

9.4.1 试验系统硬件组成原理179

9.4.2 试验系统软件设计181

9.4.3 试验结果181

9.5 全主动悬挂模糊控制试验182

9.5.1 全主动悬挂控制系统的构成182

9.5.2 机电作动器的模糊控制试验183

9.5.3 气缸作动器的模糊控制试验184

9.5.4 液压作动器模糊控制试验184

9.6 半主动悬挂预测控制试验185

9.6.1 调节流孔液压减振器预测控制试验185

9.6.2 磁流变液减振器的预测控制试验187

9.7 不同悬挂控制试验结果比较190

参考文献190

第10章 虚拟阻尼变结构半主动控制192

10.1 半主动变结构问题的提出192

10.2 虚拟阻尼器193

10.3 虚拟阻尼器的实现195

10.3.1 弹性阻尼的实现196

10.3.2 惯性阻尼的实现196

10.3.3 复合阻尼的实现197

10.4 可调阻尼实现虚拟阻尼器的示功图198

10.4.1 可控阻尼实现虚拟阻尼器的示功图198

10.4.2 实际可控阻尼实现虚拟阻尼器的示功图分析200

10.5 阻尼变结构减振系统性能仿真分析202

10.5.1 阶跃力作用时的减振情况202

10.5.2 脉冲激扰力作用时系统的衰减响应情况204

参考文献205

第11章 列车虚拟阻尼变结构半主动控制206

11.1 列车虚拟阻尼变结构控制原理206

11.1.1 传统阻尼天棚控制算法206

11.1.2 天棚控制算法在车辆平稳性中的不足208

11.1.3 虚拟阻尼天棚控制算法209

11.2 车辆局部模型的虚拟阻尼变结构控制211

11.2.1 连续型虚拟阻尼变结构天棚控制211

11.2.2 开关型虚拟阻尼变结构天棚控制215

11.2.3 自寻优复合型天棚控制算法216

11.3 整车模型的虚拟阻尼变结构控制219

11.3.1 不考虑时延时的连续控制仿真219

11.3.2 不考虑时延时的开关控制仿真222

11.3.3 考虑时延的连续控制仿真224

11.3.4 考虑时延的开关控制仿真228

参考文献231

附录232

附录Ⅰ 列车参数表232

附录Ⅱ AS-TG加速度传感器尺寸及参数234

附录Ⅲ 试验数据通道记录表236