关于控制系统类论文范文集,与造价文摘要2016年相关论文查重免费

本论文是一篇关于控制系统类论文查重免费,关于造价文摘要2016年相关毕业论文开题报告范文。免费优秀的关于控制系统及系统及列车方面论文范文资料,适合控制系统论文写作的大学硕士及本科毕业论文开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。

基于极点配置算法的列车横向半主动悬挂自适应PID控制系统设计

金光大,金炜东,李明

(西南交通大学电气工程学院,四川成都610031)

摘 要:为了使PID控制器具备自适应能力,以适应列车受到外部环境扰动时产生的结构参数变化,使用了增量式数字PID控制器,将PID控制器与极点配置控制算法结合,利用极点配置算法在线实时优化KP,KI,KDKP,KI,KDMATLAB-Simulink搭建仿真平台,进行了仿真.仿真结果表明:基于极点配置算法的列车半主动悬挂自适应PID控制系统能够有效降低列车横向振动.

关 键 词:自适应,PID,悬挂系统,控制

中图分类号:TP29文献标志码:Adoi:10.7535/hbgykj.2016yx

DesignofadaptivePIDcontrolsystemofvehiclelateralsemi-activesuspensionbasedonpoleplacementalgorithm

JINGuangda,JINWeidong,LIMing

(SchoolofElectricalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,Sichuan610031,China)

Abstract:InordertoletthePIDcontrollertohavetheability,suitingtochangingstructuralparameterswhenthetrainisinterferedbytheexternalenvironment,incrementaldigitalPIDcontrollerisused.TheadaptivepoleplacementPIDcontrollerisdesignedbybiningPIDcontrollerandthepoleplacementalgorithmtooptimizetheKP,KIandKDparametersonlineandcorrectthemselvesautomatically.Then,basedonthepoleplacementalgorithmadaptivePIDcontroller,thesemi-activesuspensioncontrolsystemofthehigh-speedtrainsispresented.ThesimulationresultsbyusingMATLAB-Simulinkshowthatlateralvibrationofthetrainiseffectivelyreducedbythesemi-activesuspensionadaptivePIDcontrolsystem.

Keywords:adaptive,PID,suspensionsystem,control

列车在国内及国外均是人员出行和货物运输的非常重要且不可或缺的交通工具,由于列车的广泛应用性,对列车运行的稳定性和舒适性提出了较高的要求,而横向振动正是这一问题的关建所在[1-2].在列车的运行中横向振动幅值的大小与轨道不平顺,牵引力和制动力都有着直接和间接的关系,克服和减小列车的多自由度随机振动一直以来是一个备受关注的问题[3-4].随着中国铁路运输的发展,列车逐步提高运行速度,这个问题变得更加重要,悬挂系统正是解决该问题的设备与装置.悬挂系统是一系列装置的组合体,包括轮对与构架,构架与车体之间多个弹性元件和阻尼元件,起到减小振动的作用[5-6].

1列车半主动悬挂系统的提出

列车的悬挂系统分为被动悬挂,半主动悬挂和全主动悬挂,其中被动悬挂系统通过弹性元件和阻尼元件储存和耗散振动能量,不需要外界提供能源,其参数和性能是不可调节的.同样不需要外界提供能源,但是将被动悬挂中不可调的阻尼原件替换为阻尼值可调节的可变阻尼器,根据不同的路况和外界条件能够实时改变阻尼值,这种悬挂系统称为半主动悬挂[7-10].将被动悬挂系统中的不可变的弹性原件和阻尼原件替换为可主动产生阻尼力的作动器,这种作动器需要额外提供能源才能工作,根据不同的路况提供给列车不同的阻尼力,已达到最优的减振效果,这种悬挂系统称为全主动悬挂[11].被动悬挂,半主动悬挂和全主动悬挂系统的示意图如图1所示.

图1列车悬挂系统示意图

Fig.1Trainsuspensionsystemdiagram

由上述的3种悬挂系统的工作原理可知,全主动悬挂由于能够主动提供可控的阻尼力,可达到最优的减振效果,但是全主动悬挂系统需要耗费额外的大量能源,使用价格昂贵的作动器,结构较为复杂,一旦发生故障,则会严重影响列车的运行.半主动悬挂的减振效果不如全主动悬挂,但是优于被动悬挂,可以说半主动悬挂的目的就是能够通过调节阻尼器的阻尼值来尽量模拟全主动悬挂的控制效果,而且不需要额外提供能源,不需要作动器,造价较低,当系统发生故障时可方便地转变为被动悬挂,能够保证列车的安全运行,所以尽管半主动悬挂系统的减振效果不如全主动悬挂系统,但是仍然获得了较为广泛的认可和关注[12-14].

2列车自适应半主动悬挂控制系统设计

2.1极点配置自适应PID控制结构

极点配置自适应PID控制系统是一种应用广泛的自适应控制方法,这种方法与系统辨识是密不可分的[15].极点配置自适应PID的控制思想是通过系统辨识在线的估计和拟合未知被控对象的模型,根据在线辨识的结果优化自校正控制器的参数,使系统达到预先设想的目标.该系统一般是双控制环结构,外环是常规的反馈控制环,内环有2个作用:系统辨识和控制器参数的校正与优化.图2即为极点配置自适应PID控制系统的基本原理图.由图2中可以看出,本文采用17自由度列车横向半主动悬挂模型作为被控对象,17自由度分别为车体和2台转向架的横移,侧滚和摇头以及4个轮对的横移和摇头,通过在线辨识得到被控对象的输入输出模型,针对该模型进行极点配置,使配置后的极点在期望的位置上,进而改善系统的动态和静态性能.PID控制器有较强的鲁棒性和广泛的应用,如果能够根据一定的策略自动校正PID控制器的参数,不失为一种好的控制方法,列车的运行线路很长,常常会遇到不同的扰动和路况,单一不变的PID参数不能使列车在任何路况下都运行在最优状态下,所以需要根据不同的扰动和路况对PID参数进行实时调节,才能取得较好的控制效果.

图2极点配置自适应PID控制结构图

Fig.2PoleplacementadaptivePIDcontrolstructurediagram

2.2极点配置的实现

使用在自适应控