基于离心式作动器的地铁车辆蛇行运动的抗扰控制研究

摘要

针对地铁车辆长期服役过程中蛇行稳定性恶化的问题，提出了一种基于离心式作动器的主动控制系统设计方法。首先，基于离心式作动器的工作原理，确定其在地铁车辆转向架上安装布局和作动方式，最终确定“对角双执行器”构型，以实现转向架横移与摇头振动的同步主动抑制。然后，将工程实际方便测量的转向架端部加速度信号作为反馈，结合PID控制器和希尔伯特变换处理，设计主动控制系统。利用SIMPACK和Simulink分别建立了动力学模型和控制系统模型，并进行了联合仿真分析。结果表明，离心式作动器在控制地铁蛇行运动稳定性上具有良好的可行性，相比于无主动控制的转向架端部加速度RMS值降低了29.65%，在特别关注的0.5～10 Hz频段内，2～5 Hz频段幅度均降低明显，其中4.8 Hz的功率谱密度幅值降低最为显著，达到87.60%。

关键词

离心式作动器 / 地铁车辆 / 主动减振 / 蛇行稳定性 / 动力学性能

基金资助

科技部科技伙伴计划资助项目（KY202204005）; 国家自然科学基金（U23B20105）