答辩ppt

列车悬架系统建模及仿真研究毕设答辩姓名：戴威学号：2011031234指导老师：冒泽慧目录引言系统建模的方法介绍列车悬架系统的建模仿真研究总结和展望1.引言1.1课题背景及研究意义列车的悬架系统经历了比较快速的发展历史。铁路事业快速发展的同时，也有越来越多的问题涌现出来。研究列车运行安全问题是具有紧迫性的，而列车悬架系统又是列车的很重要的组成部分且与列车运行的情况息息相关，尤其是列车高速经过弯曲的轨道时，它的悬架系统就是影响列车行驶的重要因素之一。1.引言1.2研究的目标了解列车悬架系统的一些基本知识建立列车悬架系统的数学模型，分析数学模型用MATLAB仿真软件对数学模型进行仿真，根据仿真图得出一些结论。1.引言1.3国内外的悬架系统按导向机构的形式可以分为非独立悬架系统和独立悬架系统两大类。从控制力的角度来分则可以把悬架分为被动悬架，半主动悬架和主动悬架三大类。主要对被动悬架系统和主动悬架系统分析1.引言1.3国内外的悬架系统被动悬架系统：由弹簧和减震器组成的机械式悬挂，悬挂系统内无能源供给装置，悬挂的弹性和阻尼系数变化，很难满足高的行驶需求。主动悬架系统：主动悬挂是可以做功功能的悬挂，通常包括产生力和扭矩的主动作用器、测量元件和反馈控制器等。还需要有一个动力源。当行驶条件发生变化时，悬挂能自动调整悬挂刚度。2.系统建模的方法介绍2.1系统建模的概念系统的模型是系统物理特性的数学抽象。系统建模过程是一个系统某一方面的本质属性的描述，用某种确定的形式来说明系统的某些知识。系统建模的优点：(1)相对安全(2)节约成本(3)缩短时间(4)系统开发的需要(5)简单、易懂、便于分析和研究2.系统建模方法的介绍2.2主要的几个建模的方法推理法。适用的对象是比较简单的白箱系统，方法是运用自然科学的各种定理和定律或者是社会经济学的各种规律，经过一定的分析和推理，就可以得到相应的数学模型。类似法。适用的对象是用推理法难以建模的复杂的白箱系统方法是利用不同的事物具有的同型性，建造原系统的类似模型。2.系统建模方法的介绍2.2主要的几个建模方法实验法和分析统计法。适用的对象是可以实验和不可以实验的黑箱和灰箱系统。方法是实验或者是翻阅资料，找出系统的输入和输出，然后运用自动控制原理中的传递函数法或者是其他的数学方法，建立输入和输出相对应的系统数学模型。复杂系统的建模。如基于智能技术的复杂系统的建模、定性建模等等。2.系统建模方法的介绍2.3列车悬架系统的建模方法的选择对于列车主动悬架系统来说，主要考虑的是车体和转向架的垂向运动、车体的俯仰运动，建立一个9DOFs的多体动态模型。而模型已经有了，内部的组成和力也是很显然的，属于白箱系统。然后可以用当达朗贝尔原理建立动力学方程，化简可得相应的数学模型。如此建模方法属于推理法，所以列车主动悬架系统的建模方法是推理法。3.列车主动悬架系统的建模3.1列车被动悬架系统多体动态模型的建立一共三个车体和三个转向架，以此为基础建立一共9DOFs的多体动态模型。转向架俯仰运动有关的DOF忽略不计。3.列车主动悬架系统的建模3.2被动悬架系统的数学模型根据达朗贝尔定理建立数学模型3.列车主动悬架系统的建模3.2被动悬架系统的数学模型选取状态变量可以整理得到以下被动悬架系统的状态空间方程：n(t)为轨道不平顺引起的干扰向量TTTTTTTyyyyx4114111TTTTTTTyyyyx5225222TTTTTTTyyyyx6336333)()(sin)()(1tnDtxBtAxtx)()()(2tnDtCxtz3.列车主动悬架系统的建模3.3主动悬架系统的数学建模同理，可以引入主动控制力，多体动态模型如下：3.列车主动悬架系统的建模3.3主动悬架系统的数学建模3.列车主动悬架系统的建模3.3主动悬架系统的数学建模上述式子中假设俯仰角很小，小于5度，即有列车的悬架装置的位移和关节弹簧的位移可以表示成:同理可以建立状态空间方程:sin313113232323224232131211211110dyydyydyydyydyydyy)()()()(tCntBftAxtx3.列车主动悬架系统的建模3.4轨道不平顺的建模根据文献9的谱密度函数产生的轨道不平顺的输入:4.仿真研究由于自身水平有限，无法对模型做整体的分析，主要对被动悬架系统（不含轨道不平顺干扰）和轨道不平顺干扰作分析。即下面是仿真结构图，去除n（t）。)()(sin)()(1tnDtxBtAxtx)()()(2tnDtCxtz4.仿真研究4.仿真研究下面为九个输出均渐进稳定为0的仿真图：4.仿真研究4.仿真研究4.仿真研究4.仿真研究4.仿真研究得出的结论：上图可以与前九个图联合起来考虑发现列车主动悬架系统的主动控制力主要是来平衡轨道不平顺的，轨道不平顺是影响列车运行稳定的主要因素，可以通过主动控制力来提高主动悬架系统的稳定性。5.总结与展望5.1总结难点在于：（1）悬架系统中含有大量比较生僻的专业名词，如转向架，摇枕等等。（2）最后由于时间和水平有限，没有将主动悬架系统进行仿真只是退而求其次对不计轨道不平顺的被动悬架系统进行仿真。本课题的亮点在于：（1）运用本专业学过的知识来研究跨专业的问题，具有创新的意义。（2）高阶的矩阵更加考验了我们的细心、耐心。5.总结与展望5.1展望我们仅仅对主动悬架系统进行了主要的研究但是没有进行整体的研究，缺少足够的说服力。在我们建立了主动悬架系统的模型之后，悬架系统的模型会在使用中出现很多的问题，所以我们还可以在今后的工作中对悬架系统进行故障的检测的设计。在列车运行的过程中还有其他的不确定的因素，当这些因素发生变化的时候不知道是否对悬挂系统产生影响，这些问题也是需要我们考虑的。