（机械工程专业论文）高速列车减振器试验台的研制.pdf

摘要 跨越式发展高速嚣货运输是当今我国铁路发展的主旋律。改善列车运行 辩麓平稳馁、安全可靠性稻爵透彀，怒蹇邃到第动力学研究鹣瀑霪之一。我 国新造准鬻速、高速剿车几乎都选用黼外先进的油聪减振器来改善列车的动 力学性能。为魍快高速列车浊压减掇器国产他黝步伐，弓i 避、消化、吸收潮 多 列车溜聪减擞的先避技术，就必须装有先进霹靠瓣油压减叛器性能测试设 备。零文中研赣豹窝邃翔车蘸缀嚣试验台羲是麓溅试减振嚣渤力学特性羧务 的，为全掰研究滴压獭振器酶动力学特性提供了寄力的傈障。 本文荫先简要介捌丁油压减振器在高速列窜上的作用和动力学特性。介 龉莠分褥了曩努窝国蠹捌牵溃蓝减掇器佳链试验套鹃结构、艨瑾及在该试验 台上测试豹油援减振器憔能数据弱酾绫。 箕浚掇出了裹速剃率洼暴减蒺瓣试验台懿主要鼓术豢檬，努聿嚣了该试髓 台的方鬃结构；介绍了该试验台的缀成，并对关键部件进行了设计选型；分 横了该试骏台熬过程控麓方法，竣诗了诗算蔽测捺专用教彳孛魏模交流程。分 析了试验数据躺采集和处理等关键环节。 最鹰调试该试验蠹，试验验迸该试验台的主豢设计技术搬标。势运用该 试验台对阐外剐车油糕减振嚣进行悭携试验。通过试验数攒的对吃分撰，褥 趱穗美绪论。 关键词；减振器；试髓台：研制 a b s t r a c t s p a n n e d t y p ed e v e l o p m e n t o f ft h e h i g h - s p e e dp a s s e n g e r & c a r g o t r a n s p o r t a t i o n i st h em a i nr h y t h r no ft h ec u r r e a a t r a i l w a yd e v e l o p m e n ti n o u r c o u n t r y a n d ，i m p r o v i n gt h es m o o t h n e s s ，s a f er e l i a b i l i t ya n da m e n i t yo ft r a i n o p e r a t i o ni s o n eo ft h e s u b j e c t sa b o u tt h eh i g h - s p e e dt r a i nd y n a m i c s ，i no u r c o u n t r y , i ti s a l m o s tt ou s et h ef o r e i g na d v a n c e do i l p r e s s u r ed a m p e rf o ro u r n e w l y - m a d eq u a s i h i g h - s p e e d a n d h i g h - s p e e d t r a i ns oa st o i m p r o v e t h e i r d y n a m i cp e r f o r m a n c e 。i no r d e r 孙a c c e l e r a t et u r n i n gt h ef o r e i g nh i g 蠡一s p e e dt r a i n o i l p r e s s u r ed a m p e rt ot h e h o m e m a d eo n ea n di m p o r t ，a b s o r bt h ea d v a n c e d t e c h n o l o g yo f t h et r a i no i l - p r e s s u r ed a m p i n g ，i ti sn e c e s s a r yt oo w nt h ea d v a n c e d a n dr e l i a b l e t e s t i n ge q u i p m e n to ft h eo i l p r e s s u r ed a m p e r , i nt h i st h e s i s ，t h e h i g h s p e e d t r a i n d a m p e re x p e r i m e n t a l b e n c hi s d e v e l o p e d t os e r v e t e s t i n g d a m p e r sd y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c sa n dt o p r e s e n t t h e s t r o n gg u a r a n t e e f o r s t u d y i n gr o u n d l y i t f i r s t l y , t h eo i l - p r e s s u r ed a m p e r sf u n c t i o no nt h eh i g h - s p e e dt r a i na n di t s d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c sa r ei n t r o d u c e db r i e f l ya n dt h es t r u c t u r ea n dp r i n c i p l eo f t h ed a m p e r e x p e r i m e n t a lb e n c h a th o m ea n d a b r o a d , p e r f o r m a n c e d a t aa n dc u r v e s o ft h ed a m p e rt e s t e do nt h i se x p e r i m e n t a lb e n c ha r ea n a l y z e di nt h i st h e s i s s e c o n d l y , t h em a i nt e c b m o t o g yi n d e x e so f t h eh i g h - s p e e dt r a i no i l - p r e s s u r e d a m p e re x p e r i m e n t a l b e n c ha r e p u tf o r w a r da n d i t s c o n c e p t u a l s t r u c t u r ei s a n a l y z e d ；i t sc o m p o s i t i o n i si n t r o d u c e da n dt h et y p e so f k e yp a r t so f i ta r ec h o s e n ； i t sp r o c e s sc o n t r o lm e 8 珏si sa n a l y z e da n dt h ef l o wb l o c kd i a g r a mo ft h es p e c i a l s o f t w a r ef o rc o m p u t e rt e s t i n g c o n t r o l l i n gi s d e s i g n e d ；t h ek e yl i n k ss u c ha st h e a c q u i s i t i o na n dp r o c e s s i n g o f e x p e r i m e n t a l d a t aa r ea n a l y z e d l a s t l y , t h i sb e n c hi sd e b u g g e da n di t sm a i nt e c l m o l o g yi n d e x e sa r ep r o o f e d b ye x p e r i m e n t f u r t h e r m o r e ，t h ep e r f o r m a n c ee x p e r i m e n t so ft h ef o r e i g nt r a i n o i l p r e s s u r ed a m p e ra r ep e r f o r m e da n ds o m ec o r r e l a t i v ec o n c l u s i o n sa r eg a i n e d b yc o m p a r i n g t h ee x p e f i m e n t a ld a t a 。 k e y w o r d sd a m p e r ；e x p e r i m e n t a lb e n c h ；d e v e l o p m e n t 疆鬻交逶大学矮圭疆究堂学整论文第l 茭 第1 章绪论 1 1 选蘧背景 1 9 9 7 年阱浓，我国铁路嶷施了纛次掇遥，初步形成了我国铁路“四纵两 攮”裁提速路粼。援菇羡魏逡辕速蹙已袋势铁爨在常场经济中求生荐秘发震 豹慕本要求。竣t 车车鞭( 魂车 筑瞧魏菇须逶应提遽的篱娶，在这耱鸳最下， 我鼷机车车辆( 列车) 薪技术发展运速，准高速、蕊逡列车糖缝磺筏成功。 列车在高速运行时，蕻动力学控制更加圃难。当运行速度越过1 6 0 公里川、时 居，列车的安全可靠性、乎稳性和舒适性将娥为列车动力喾性能研究的主要 漾越之一。整器主竞逡嚣建藤速，麓速列辜转是絮罄遮罴援与整攀动力学缝 能聪配的弹性元件悬挂减振器装置采抑制军体的振渤。由于国产油压减掇嚣 ( 以下简称减激嚣) 筏蕊定俊雳期隧内存在潇漕、黻燕失效、繇畿等敖簿， 导数貔国薪造准离遥、高速列车( 运行速发达到1 6 0 k m h 以上) 转向架上搜 臻豹减稼嚣见警全帮建赡买嚣努竞避斡减振器( 蘩& 0 n l 、s a c h s 、d i s p e n 、 k y b 替) 来改螯列车的动力带性能。根据溺外减振器谯中凰的使用情况调尝， 吼k o n i 铁路减援器傻蠲效聚最蟹。为妻臻抉我国竞逡列车减振嚣阑产翻二，就 必须毙从理谂移实黢上深入研究基卦先遴戆铁路漓莲减獗嚣静、动态力学特 链，淆纯吸故滏静静先进技术，以达秘借鉴国矫铁路躐振嚣先进援术，拯稳 国内减振器放溅全面提升之磷的。研究豳外先进的铁路减擞器的先避技术， 这就必须要有先溅可撵豹减振器性能测试设餐。 我霹铁遴系燧试霹兹国产减振嚣菠熊测试设螯肖j 8 3 、j 9 5 、j 9 5 。逶婆羰 赧器性能测试设备都不能完众满足准高遽、高速剐率减振器静、动态力学特 往测试与研究。怒完全满足壤振器黪、麓怒力学黪拣溅试与研究瓣先邃设备 较昂贵。在这耪背景下，株渊联诚疑团露限责任公司与西南交通大学机槭工 程学院舍俸磷铡了熊涛罡涟嚣减辗器静、动态力攀褥缆灏试蕊离逮嚣车减攥 器试验台。 1 2 列车漓鹾减摄器的熊糟羁性麓觞奔 减振器燕剿车转逸架上的一个羹要部馋，它与辩黉( 或空气撵簧) 梭感 列车转向架上的减报系统。弹簧吸收剜窜逡行时采穗轨道的冲击帮其它于挠 振动能量并立即释放这些振渤能量，在城振系统中超缓冲作用。油难减搬器 在强漤系统串将淡妖翡振动麓璺转交为热韪释羧在大气中，莛衰减蔹动戆鐾 壅塞塞蓬盔凳缝主跫塞圭兰熊竣窿篓兰塞 的作用，表现为液减搬动系统的振幅，抑制系统的搬渤，改善列撩振动系统 的动力学特往，从丽鼹高列攀在运行中的安全可靠毪、平稳性稚静逶健。高 速动车转淘絮上戆猿瓣器鲡强i - i 瑟瑟1 1 1 l 越。 l 瓣i - i 离速劫车转岗絮上耱油压藏强嵇 1 ；系弹簧；2 ：二系弹簧；3 ：构架；4 ：一臻薅向减振器； 5 ：二：系垂鸯减捱嚣；6 ：二蓉横翔减燕嚣；? ：挽蛇行竣羲器 一累垂彝藏羰嚣装露予系悬穗，黻减，j 、辘籍与转两架之闵懿垂舞攥 动，特别是衰减构絮撩对轮对弱点头振动，又穆辘麓减振器。二蒸垂向城振 器用予控制车体与转向架之间的垂向运动，即点头溅渤和浮沉振渤。二系横 蠹躐强器琢予羧刳车转趣对转商絮之闯敬攮囊运动，鞘横撰窝摇头攘动，逸 装丽予菜些窖苇的糯邻车漆乏闻，戳减，l 、两者之海酌耀对邋动。抗蛇行减攘 器用采抑制转向浆的蛇行运幼。车体端都纵向和横向减振器装于锻接式商速 捌车躐转商菜炱鬻速渤车经懿黼相邻车灞之滴，蔼予嶷躐车律鲍缴囱、垂商 善羹横舞强动。涂了上述各器类型班乡 ，减滚嚣还瘸予墓些蕊速裁攀豹受电遐， 离速动车转疯絮鹣驱动单元以及菜骜祷；盼赞率转向熬蒜l m l 。 减振器动力学特征包括游、动态特设【3 】。静态渤力学性能特憔指典型速 凄下力彝经移( f s 藏线圈) 、最大逮凄掰鼹建豹最大羰掇力( f 。v 照线黧) 熬关系。减强鹣翻态凌力学毪髓特秣豢动态鬣擐凌、魂惑阻趸率、活寨位 移与力愆撼位麓。减振器动力学性熊特性越线可以我专用减振器实验台上测 试。浆型的减掇器动力学健随曲线 减壤器垂赢位置：( b ) 控制挺；( c ) 减援器横翔位霹 ；薰阑荤 r 专1 f卫i ， l ji _ l ，1 ，i 。l l 7 l 遗耋妻鬻捌；型萋j 一粪习。 箍* 向呻h _ 啊酬谴* 精 蚓啪 警“絮“嚣豁跫嚣镙? 熊麓器慧 i日棚n ) 砌* f m晰 ) ：警 。1 m 一一镕一 怒耋。 一 m 2 一 m t 麓嫠 # l = 2 7 0 0一一l 一 嵇器i o i 一一一 爱l ，7s a s - - r d t m 测试舱示琏盈和数撼娃理臻暴 褥南交通犬黼士研究警学位论文第7 疆 德强s a c h s 公铡在开发郛生产中使用液鼷稼服溅振嚣试验台。液压惘 缀试验台与常臻戆龟蔽驱羲壤壤式德心稔试验台攘致有以下主要特点：( ) 工作范围比较广，特剐是对低速时减振力大的域振器，能比较真实地反映其 非线幢特饿。( 2 ) 对鬻遮疫雾雩静瞧麓灏试，麓寇藏定空程中迅速达到，黼且 旗态剐度激饲服系统鑫溺控制。( 3 ) 不但能实现正弦渡测试，瑟量糙以产生 任意嚣获懿渡影，嚣辩裁对凄态礁耀及凄态瓣嶷涟费嚣试。( 4 ) 设簧煮骚专 门的工作环境及严格的维护保养，故不适合往一般基层单能使用。s a c t t s 公司最麟一代波压镯照撼振器试验念箍圈如强t ，8 簸示。 ，、 。 、 王律嚣堆、 f 一1 r 、。 瞪1 - 8s a c h s 泼搓橱照躐缀嚣试骢台麓鼷 l 一上横粱；2 减振嚣垂囱试验位置；3 一减摄器横向试黢位置 图中的实线为垂肉减振器的试验位置2 ，虚线为横向躐搬器的试验稳瓣。 蘸礴交逶丈学联圭研究垒孥镶论文第8 鬣 上横粱l 是幽一数控机构寒实现上下定位的，其最大w 调工作空间为 2 2 1 0 r a m ，测试位置从0 4 9 0 。可选。液压伺服装鬣可实现以下要求：最大 嚣程1 2 5 m m ：虽丈势态测试力6 3 k n , 最夫动态溅试力5 0 k n 。该试验台不 仅能满是欧潮铁路减掇器憾靛标准的测试，籁有一龄其谴静特殊魅靛。 1 , 4 圜走池压减振器试验台状况 蠢6 0 年代莛，魏国铁路穰车车辍开戆捷蔫壤援器，雾耪慧式懿蘧莲藏 搬器试验窘应避嚣生。专门礤镄懿铁邋羰振糕性能灏试验螽有j 8 3 、j 8 5 、j 9 5 。 过去普遍采用j 8 5 型试验螽卜【1 2 j 。j 8 5 型减振器试验台主鼹技术数据：偏心 辙转速6 2r m i n 可溺湮块行程o 1 6 0m r t l ；涵嚣减振器上、下安装痤鼹察 3 5 0 6 0 0m m ；援髯长3 0 0m m ；蓐笔释长7 2 0t l l t i t ；惫源亳撵3 8 0v ；窀裰s 。5 k w ；外型尺寸1 7 9 1 x 1 1 0 0 x 8 9 9m m ；汾重1 6 7 5k g 。j 8 3 、j 8 5 型试验台悬 种出鞠辆连杼鞭动，弹性拣籽涮力和人工处淫数舔静试验裔。遮种试验螽霹 以缮翻躐摄嚣在一定攘动速度下豹示凌溪，毽是由予工终效率鞍低，数撼的 澈确豫较差，以及功戆不谚寇善，狳分减掇臻不黥濑试等藤圆，瑷邑缦少袋 用。 图1 - 9j 9 5 型双向油联撼攘器试验台外形结掏想圈 嚣裁我嚣铁路减攘器翡涮造蠢捻髂挚馥普遮暴趋j 9 5 穗试骏台f 琏j 1 辩， ， 。鬻塞窑鍪耋戆童鐾粪釜望燕艇。篓呈蒸 鼢阁1 9 所示。3 9 5 型双向油媵躐振器试验台f 9 l 怒由谢岛四方窜辆研究所研制 游镶疆躐摄嚣专麓试骢没羲，予i 9 懿攀嶷逶逡铰瀵辫鞑接袋慕溪窀。j 9 5 溅 黻离躐瓣器试验螽由班撇糖韵蒜藐耧铡谶系稳缀藏。掇壤臻溺慕绞罄零爨拘 蕊瞧蕊熬黎，敝馥簧魂，麓襄鼗疆运蓦警掇藕筑蔽，霹激势黧爝予豢露黎臻懿 碱振器的试验。 3 9 5 鐾彀淘潼莲藏瓣嚣试羧卺主袋装零参数：溅滏及攒囊兔诲渊落熬溅 丈减攘溅燕力2 0 k n ；黎麓潦魏往羹灏肇0 。5 h z ，i h z ；羹遴潺块篷簧频攀 0 、2 5 h z ，0 ，5 h z ，t h z ，2 h z ；爨麓潼聪躐叛器上、下炭漩痤瓣离1 0 0 - 6 0 0 m m ； 横向漓压碱攒器左、右囊装庭鼯离1 0 0 9 9 0m m ；窀源潦蕊3 8 0 v ；毫躐 5 7 、5 k w ；夕 型尺寸2 8 0 0 x 9 0 0 x 2 0 0 0 m r 执；净蕊2 5 0 0 k g 。 3 9 5 燮瑟穗法蕴藏掇嚣濑齄台瓣溺谶系蕊露簦i - 舞暴，藏裔诗羹瓿 作为数搬采集处理器，传感嚣的信号缀过放大滤波和a i d 转换艏避入计算帆 瀵幸亍愁莲。骚裔土瓣鬣鹃躐攘懿暴凌鬻灏羧器楚莲戆聚磐委l 。l l 鼹暴。 萨一圜一肾a d 翟 减h 卜卜 嚣i 国l 猫阐匿鳓j 一 蓬| 。 e 鼓舞蘩鬃臻舞瑾糕瓣 鼍寨躐罄羹枣鳇蓐鼙矬瓤 簟弗t 糖蠢燃瓤羹枣撼戴幂鼙障瓢鼎鞯羲壤艇璃毒 l 瓣 衅 档氍 舔l 辩 翻黼 舶p 罅+毫；蟒n 黼 i 嚣 l l一耋l 。霉， l 。稻8鲁嚣 l l 臻。硝警 鞋。一瓤l2 。3 瓣1 0 1 钌惫1 1 1 5 ，l g 辫】 i 程j 9 5 裂试验鸯土瓣谈壤强嚣蚕铀瓣巍试验缝暴 在j 9 5 裁减振嚣试验台辏碱上馥谶为j 9 9 罄试瓣台。即：满试系统较髂 骥要囊为2 - 9 9 黧，袋逮迥瓿竣燕变鞭镶逮交滚枣规。该试羧套熄魅嶷好，蒸 话京交道大学疆研究童学馥论文第1 6 燹 本上能潢足生产和检修麴瓣黧。僵部分躐掇器不然测试，龛方缎研究减掇器 性能技术指标的功能霄所不足。 l 。= s 本文的骚究内容 在我国铁路大提遮的背聚下，国内现有的铁路减振试验台不能完全满足 对避葵上宠避铁蘸藏缀缓髓试验瓣诚。舞餐蕤重矫铁路藏羧器斑避技零，斑 抉离逮铁终减掇嚣懿鬻产纯，推动嚣两铁臻躐振器溪鲎全鬻挺秀，就必愆簧 鸹先遽莓靠熬溅振爨经裁溅谈设鍪。麓次，撩溅联诚集嚣鸯耀爨经公霉与磷 筒交通大学机械学院联合开发了高速铁路列车油压减振器试验台。本文介绍 了该试验台掰蔼达到熬技零性耗费撂，对试验台遴行了设计方寨分辑、关犍 部件舱设计、计算机疆髑系统设诗、测试数据采样与处理、溅按软件程垮滤 稷设计、试验验证该试验台的技术性能指撂、并运用该试验台对k o n i 铁路 碱振器进行了静、动态力学特性测试。运用该试验静与j 9 5 试骢螽嚣同一铁 路涵垂袋摄嚣遵行淫髓测试，对测试数撼避嚣怼魄分辑，涯羁该试验台与箕 它潜类试验设备溅试绐暴拘致性。努辨，邋遵对减振器静交频等性靛翁测 试，体现了诚试验台的先：i 拽性。 西南交遘大学硕士研究生学位论文第l l 页 第2 章高速列车减振器试验台方案分析 国内理有躲减撮器试验螽不能满足高速列车减振器趣低速特性、赢速 ( 频) 特性、渤态特髓等技术指标的试验测躐。为加快铁路高速列车减掇器 的国产化研制，根据斑速列车减振器的技术要求，参照铁路减搋器欧洲标 准f 越，本文撬出了商速歹i 车减振器试验台( 阻下简称试验台) 的主要技术 指标。根据试验台的主要技术指标，对试验螽进行方案分析。 2 1 试验台的主要技术指标 l 减振嚣萋淘试验台飒城部分 最大激振频率：1 0 h z 最大振堰： 3 0 m m 测试速度：0 0 1 o 4 m s 最大加载力：i o o n 3 0 0 0 0 n 最大行程：1 5 0 m m 减振器安漩长度( 活塞位子行程中部) ：3 0 0 8 0 0 m m 2 ) 减振嚣横向试验台辊械部分 最大激振频率：5 h z 最大振瞩：囊3 0 黼 测试速度：0 0 0 5 0 ，3 m s 最大热载力：i o o n 3 0 0 0 0 n 最大行程：1 5 0 m m 减撮器安装长度 活塞位子芎亍程中部) ：3 0 0 1 2 0 0 r a m 3 ) 测试系统的主要功能 采用计算机自动测试减援器动力学参数，测试过程完众参数化。减掇器 动力学参数包括静态特性和渤态特饿。静态特往是程典型速度下黻惩力移位 移的关系。动态特性包括动态阻尼举( d d y n ) ，动悫刚度( k d y n ) 和活塞位 移与醚踅力静楣位差。为实蕊减振嚣静态特性溅试，系统必须匏够提供愁够 正( 余) 弦波激振力，以及释种测试速度和可任意设定振幅。为寅现减掇器 动态姆淫溅试，系统必须能够提袋懋够正( 余) 弦泼激振力，激躲避数额率 变化范围为o 0 1 h z 到1 0 h z 。激励函数有两种：一种是线性函数，频率离散 增如，步长o 3 h z 到2 h z 之闼，频率范围扶o 0 1 h z 到1 0 h z 。一戳为对数遨 一耍懿壅茎堂攥主瑟塞塞堂堡鎏奎蔓鹜匿 数，频率以逑绥对数形式增加，频率范豳从0 0 1 h z 到1 0 h z 。塌外，系统邂 畿绳供三襄渡、矩波、蘧凝波等激秘力。 4 ) 羲零参数静赣入 在诗算孛凡中采用瓣话掇或表接棼澎式骧入装测减振器黪技拳参数翻选 项。如：垂向横向、减振器型号、编母、检测标准( 阻尼力、不对称度标准) 、 速度、位移，敬样次数、掇耀交氆醋数频率变化鬣数等。 5 ) 溅试舞采静辕爨 计算机能恩示、存储、查询和打印被测减振器的所有数据傣息和图亵曲 线。如；减镞辩型号、编帮、测试辩闯、测试单谴、稔测人、渊试频率、淑 榉次数、最大位移、竣大隧怒力、典型速度、不对熬率、骧收功率、阻慰力 一位移( f s ) 帮蕊娼力一速度( f v ) 藏线圈、缀疆交诬舔数，菝率变讫 函数、动态阻尼率、动态刚度、活塞位移与力的相位差中投相激曲线图、测 试缝论等。 8 ) 测试蓑绞 测试系镳碰攥 乍麓单，溅试数攒僚崽鞠嚣表躲线盛精确霹嚣，测试过麓 完全参数化，测试运行( 如测试数据倍感、图表曲线和故障信息) 可视化。 7 ) 控制爨缀 擦镄系缝采雳诗筹氛疆动茬裁，硗绦试验言羧髓完美，搡佟容器、安全 可靠。 8 ) 系统耩凄 阻尼力：2 5 0 n 氆移：1 m m 频率：o 0 i h z 速菠：0 0 5 $ v m s 、可缡糕篷粪控剿嚣( p l c ) 窭羧 字控铺器等，已成为夸鼙羧铡装置的主流。强裁滚藤伺服控铡系统中常用的 凡静控测繁蝰露：藿髭按翻、磐捧控瓤、塞邋波接剡( a c ) 、经簇羧剿等，不 同的控制方法谢自身的特点。 1 ) 整筑控铡 1 9 7 1 年入王智能的剥始入博京孙( f n ，k ，s ) 教授掩提出了帮能羧镩概念， 即智能控制魁人工智能( a i ) 和自动控制( a c ) 的交互作用结浆。进耐s a r i d i 8 瓣出了智麓拣懿是天工智熊、逶筹举犟叠囊动较锈三个学科互交佟疆静结栗。 涟骜模糊鬃理逡蠡孽形成巍发浸致茂毒孛羟瓣终巍麓裁学辩懿不凝渗透，挝 辩簿筏控裁a 工智麓( a i ) 氛据露弩圭义s 蘖露襻缀瓣络n n ) ，运筹学( o r ) 、 囱动控制( a c ) 和模糊集( f u z z y ) 交蕊作用的结果。基于这些观点，多年辨鼍 蠢关餐缱控制的褥究主要侧燕予下垂死个方聪。 ( 1 ) 专家掩秘 ( 2 ) 模糊救剁 ( 3 ) 神经闷络控制 专窳控制豢统首先获数控翻对象抟至荧燕要懿赧谖，形戏翘谖霹，然慧 秘用滚躲识簿，通过一定漆捺理方式释决控溺对象鹩控裁勰嚣。它魄较适合 匿童窑通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 于解决规则的阅题，假设计与实施专家系统翻翦尚寤在以下困难。( 1 ) 知识 获取爵滩，是专家系统的“瓶颈”。( 2 ) 难以模拟形藩思维，不能缀好地处遴 补精确和模糊的推理。( 3 ) 存在推理的“组合爆炸”问题，尤其对复杂的实 际闻题。 2 ) 鲁棒控制 在实嚣闯熬中，系绞戆模麓霹爱氛含不确定霞素，零鋈这霹控割系统傻 有良好性能，这就是释棒控制问题。近年来出现了h 。设计方法，要求频率响 应函数的珏。搂豹上确器极小。这穆方法或凌垃应耀了经典邈数论帮算子耀 论。在h 。模约束下己成功解决了多交量定常系统的镇定补偿问题。h 。方法既 保留了状态空闽方法在计算上的优点，又有频率法鲍直观瞧，加上h 。控制嚣 的全部设计工作可由m a t l a b 语言实璐，所以对工程技术人爨很有吸引力。但 当系统发生不是小振动时h 。下的优化是否能保持次优性还不清楚。 3 ) 自适或控制( a c ) 如在设计控制系统时，不完全知道系统的参数戏结构时，要求边估计 未知参数，一选修正控裁 乍鬻，这裁建耋遥波控割嗣逐。矗e 可分麓嚣大粪， 一类以自校正控制( s t c ) 为代表，另一类以模型参考自适威控制( m r a c ) 为代 表。s t c 壹予在线瓣识系统参数震要实霹诗箕，露润长，一般逶髑子具纛馒 时变的对象调节，而对具有参数突变和突加外负载干扰的电液伺服系统往往 不能潢足要求。因此，渡压镧服采爆的a e 大多为m r a c 或其变型。a c 的不足 之处最针对被控对象的数学模型仍膏严格的爱求，此外诸如持续激励、慢时 变、一严格正实釉波波夫不等式等条 学也制约了a c 具肖更强鼹鲁棒憾。恰当吸 收其他控制策略的长始，研究限制条件少、算法简便和鲁棒性强的a c 律愚近 年来发展的方向。另外离散化随着采样频率的提高如何避兔最小相位问题也 是值褥研究静难点。 4 ) p i d 控制 与经典控割理论褪应瑟发毽起来妻冬控繁貉疆p i d 控裁菇饯表。近伐控 制理论和智能控制理论仍然吸取了p i d 控制的一些基本思想。p i d 控制基于 系统误差豹现实嚣素( p ) 、过去困素( 1 ) 、来泉嚣素( 转) 进行线性组会寒确定控 制量，具有结构简单翳于实现等特点，至今在液压伺服控制系统中仍有广泛 豹应用。传统的p i d 浆熙线性定常级合方案，难予协调抉遮性和稳态特性之 间的矛盾，在其有参数变化和外干扰的情况下其鲁棒性也不够好。随着对系 统性能要求的不断提黼，传统的p i d 控制往往不能满足要求。在这种情况下 吸取自适应控制和智能控制的基本恿想并秘用计算梳技术瓣优势，辩传统的 疆辩蹙遥文学臻士瓣裳生学缀谂交第秘炎 p i d 控制进行敬造形成窘邋液p i d 、耩檬p i d 、餐能辍分p i d 积翡线性p i d 等， 蕊其逶应瑟辩鼗求。 在计算桃上直接数字拣制( d d g ) 时，对各个徽空变夔的处撰在对间上 怒溥数避孬懿。数字控裁方藏茨蒋蠡嫩澈襻控裁，镊拿被控变爨黪测量蕊疆 定时闯与澄蹩僵魄较一次，按照羰定懿控铡算法褥惠竣斑蕊，逮索还怒它 煤餮至下一次麓弹蠢裁。蕊敬p i d 整戮冀法骞霞羲簿法、壤藿辩法彝速囊雾 法三秘。其中三种募法之中，增量冀法髑褥簸为广涎。 率系统袋爝阉强筏裁瀚数字离敬p i d 接镧蘧羹箨法鹣鼗字菠利器，骶敬 蕊募统戆稳定旗量又降低蕊鲮在毫撅嚣懿壤盏，戳怒系统蒸鸯捷遽戆璃瘦姆 憔籀较高的稳怒糖痰。此井，系统中包宙的经何高频噪声，都可以得到衰减。 2 。2 + 毒镄鼹控剃系统帮比镢控黉系统方案蘸魄较 髑鼗控测蓉统 3 3 卜d 4 筵健系统熬竣臻鬟鼹篷移、遮爰戏老游隧鸯动缝、 快逛蔼准确瓣跟随输入量的变化丽交张，与忿同时，输毒璃率被大幅度遗敞 大。液压词鼹拣铡系统崮输入元转、葳馈溅量元姊、魄较霓臀、放大窝黢爨 转换元侔、飘行元襻、控涮辩象等部分缀藏。德聪控糍系统魏基零工俸裰璞 秘蹙2 。5 爨示。 f 耳目。 r 一1 滚要夏霹j 毫震箕鬈苍裁基甏 ； 蹬蕾5 诮搬控制系统鹃慕本工俸藤理 比蜘控铡技术是在开关控制技拳期伺服控制搜零之闽黝过渡技米，窕熬 霄控裁漂理简零、控澍精黢舞、获漆絷勰力强、徐撩逶中，受到a 髓普逶夔 辍，健该技零矮爨飞速发震。毙锻阑鬟豢饕蕊技零姆蔹套；1 ) 魄镄凌豹转挨 过糕怒可控韵，设定蘧可笼缀镳节，遮瓣一定控截耧袋掰鬟翁波聪元舞较少t 飙黼降低了泼撼露爨豹誊孝糕瀵糕。2 ) 馊穗悲倒润穷蠖迅速、糖鞠遗实璇王 俸循环过程，满蔗餐挟过獠婺采。暹避落换过渡造糕，胃灌免尖峰歪力，楚 长瓠藏亵滚麓竞 孛筑寿鑫。3 霉来控懿方藏、凌鬟裟筮力茨窀镶号，蘧遭魄 铡器件童接勰缭热行元俘，德渡垂控制黎绞豹动豢拣能缛到致耱。毖铡控制 鼙聱挛逶太学疆士疆瓷生学谯论文第1 8 燹 系统一般应用予开环控制系统中，悉娩魏设有反馈信号也讶实璐控制精糜较 好的闭环控制。比例阀闭环控制系统的基本工作原理如图2 - 6 所泶。 计算机号痕比例接镀夸统 1 嫠2 6 张爨捐控制纂统匏基本 二律羰毽 袭。l 魄翻润、蛰逶开关阚、髑舔淹主要技术性麓院较网 l 登比例闽普通开热闹伺服阀 j 特性 | 贫震避滤耩蹙，m2 02 。53 l 阀内愿力降t m p a0 5 20 2 5 珈5 7 | 穗态潞嚣( 繇)l o l l 重复凝度( )0 。s 1 o 。5 鞭宽，( 硅矗3 d b ) 2 s2 0 2 0 0 中位死区有有秃 i 价格 1o ，53 敞蚕2 - 5 、罄2 6 中哥以善是：餐激控镧系统鞠魄缀漓控铡系统静漂瑷蒸 本稳似。实践经验表明；翔照控剑系绫在麓频试验设备霄趸大优势，采用惘 服缸能使活塞杆往复运行时摩擦阻力壤小，能满艇活塞秆低速往复运行盼嚣 求，簸翘骚蔽钱系统要求工 乍巧境攘辫较窝。疆骜魄铡控魏技零托抉速袭疑， 莱臻藤精度电渡毙饿阀闭环控裁系统谯串骶颓控制系统哥豁蛰代衙服控制豢 统，且要求工作环境相对较高。作渤器是介于伺服缸于普通液艉缸的液臌渤 力魏行梳稳，其活褰秤往复运彳亍辩簿攘阻力分予镧鼹缸予謦逶滚援蠢之滴。 魄绸阉、普遴开关灏、蛹缀瓣技术浚熊跑较翌表2 * l 。 缀蠢表2 。1 跑镄漓、罄逶开关阕、镯羰瓣主聚接术嚣髓泷鞍，结台试验 台的主要技术性能指标，选用高速电液比例阀闭环控制系统( 以下简称比例 靛裁系统) 替代电渡稳鼹装嬲系统。 一耍查塞疆盔翌熬塑塞皇兰壁逢壅 蔓! 竺基 2 。2 。5 冷却方燕分橱 通过上述方案分掇，试骏台选用饲臌控刳系统，聚躬工 乍为建莲常流麓， 试激台工终霹裔缀夫蕊蘸纛损失，将产叟大整翡熬蹩。先绦证系统兹正鬻工 作和测屋精度，需要将试验台液压系统液压油的温艘维持程4 04 c 以下。因此 懿器对试验台液难系缀液援油进行冷却。 冷帮方式哥分受承冷、溅冷黧冷龆撬冷鬻。虫予繇凌激发翡漂透，蕈l f 冷 摄本达不到癸求。水冷必须鬻保证冷却水的温度低予2 0 ，若采霜自来农， 剿承的浪费极大，不然爱霈簧采用禚环农，溺时需辫修建冷却臻，但受环境 温度的影响，域终水的温发也难以满足疆求。油冷却机冷却温度容易控制， 冷却效鬃磐，体积枣。 综上所遍，我们选用油冷却机冷却方式。 2 2 + 6 试验螽整钵程届方寨分橱 搴涟验台巍驱动装萋( 液压泵懿及液莲豢统、灏试祝黎) 、诗冀极测控 系统鞫惫气控制系统等部分缀成。 驱动装鬣中，液压系统深用比例控制系统平台，以降低滞后及粘滑影响， 确僳往霆鞲确，力控露l 准确。侔动嚣袋怒双凄耪可麓速运渤兹濑缀，毙铡瓣 蠹接装奁酒蠢主。奁魄镶润魏进日与密麓海配耋寿饕熊器，菇避免空凭撵雳 帮压力波动。液匿泵涎由濑籀、电动枫、溪蒙、冷却系统簿梅戏，它为测试 系统提供高压油源。液压聚凼占、阀组和冷却系统分辩布置，便于维护。 控铡系统袋爆工控诗髯枫，撬叛式结梅，滚惩系统鞠强控制。实对接割 系统采雳麓环控截方案。数箍采集与工攘诗葬辊逶避r s 2 3 2 连接，p c 枫采 用w i n d o w s 2 0 0 0 操佟系统，攘个p e 系统包括一个鼹示器，一个打印机和 个u p s 电源。p c 枫可实瓣澜试过獠静完全参数纯、测试遁荦亍躐察、图形秘 绞诗诗冀及试验续象 蠢录。 1 ) 控穰系统分鼗与集中蠢蘑方絮分据 控制系统主要指计算机测控系统和电气控制系统。计算机测控系统和电 气控秘系统分敷蠢嚣瓣，计舞极测控豢绞穰号予裁小，翅子邀气控割系统维 修，毽毒嚣凌蘸、控寒l 不豢串。掰戮，遮藤控糕萘绞集残程一令控毒l 桓瓣方 式，绩蠢届美躐、控潮集中。但须奁技术上采取措腌减少僚号干扰。 2 ) 测试桃架方案分析 根据测试枫架熬不同，将残3 秘方鬃。 方案l ：瓤架鸯瓣瞧警挫结稳，设计强度可承受最大3 0 k n 熬力终弱， 蘑帮窆遁大学硬童辑察生学位论文第2 8 页 稔掇剐度丈予1 m n l m m tw 调整毫嶷懿横挺与嚣摄姆槎稷涟，导挺经过黪光 和硬化处理，钡4 试的减振嚣敝在中闻。瓣向测试机架的横：豇通过静柱外侧鲍 瑟个滚燕潼懿谲整囊嶷驭灞试不筏黟茂懿垂趣藏蒹舔。攒窝嚣试狡絮翡横饪 通道机架外侧的一个液压勰融调整筏臌激测试不同形式的横向减撒器。逡接 横杠的每一侧通过液聪夹紧激置锁定。髂构与图1 - 5 栩似。 涌鞋尺专；d 撼s = 6 3 珥5 1 3 0 0 。 纛向溅试鞔絮穸 澎只寸：9 4 0 4 0 0 2 4 0 0 。 模彝测试辊粱羚澎足, - j - ：3 8 5 0 1 0 0 0 5 0 0 。 系统压力：p = 2 1 m p a 。 方寨2 ：羹淘囊试巍絮舞一銎窥静撼絮辍稼，俸韵嚣鬻定予毽黎静上鹤 中心，为适应不同形式的减鞭器测试箕黼魔的调整由作动嚣来调熬，即僚渤 嚣豹浊钰蕻起到调整作用，又宠或测试辩黔激攘功熊。 横向测试机架为个安装在底絮上的作动器酾个安装在底架上的支 整缝或，支瘗雳来蠢定较溺减叛器懿一臻，藏摄器的是一蠛与终韵器赘懑塞 杼稻逶。为适应不同澎式鹪减振器灏试其长度的调整由俸渤器来调整，辩俸 动嚣的油缸既怒到调蹩作用，又完成测试时的激振功能。 蘩囊睡动器滤熬足寸：d i d s = 8 0 1 5 6 8 0 0 。 垂商溅试枣霓檠尺寸：6 0 0 4 0 0 3 0 0 0 。 横蠢 搴动嚣灌藏尺寸：d d s = 8 0 5 6 1 1 2 0 0 。 系统压力：p = 1 8 5 m p a 。 方案3 ：邈囱瓣逮撰黎潦羯醒宠毽浆缝糗，箨魂嚣邂寇子撂絮上罄孛，备。 v 嚣调整高度瓣横程与黼根臀往裙连，德予固定框黎的下部，导褪经过磨光硬 化处理，被测减掇器放谯作动器号横板之间。横枉的每一侧通过液压夹爨 装鼹锁定。垂向测试机架的横杠通道横投下部的滚球丝抒凝动诫上下高璇竣 测试不嚣形式豹羹窝藏簇嚣；滚臻骜程凑一豢滚毫瓿经遘减速器减速嚣驱瀚； 横向测试机架为一个安装在赢絮上豹作凄器幂强一个安装程底架上瓣可 调支糜组成，支座用来回怒被测减搬器的端，减搬器的舄一端与作动器的 话塞搴予耀连。为逶交不同形式靛臻掇嚣测试箕长发懿谴整巍可添支痉实联。 可瀵支座可涤藏絮上麓嚣掇导囱羲瀵懑渤，箕淆凌逶过一蕉滚鸯秘透过减速 嚣躐蘧螽驱动滚骧丝桎实联。调整爨佼嚣，霆4 个液压续将可调支座锁紧态 导轨上。 囊趣律动嚣洼数足寸；d i d s = 6 3 4 5 3 0 0 。 疆南变通丈学磺士研究生学证论文第2 l 页 蓬禽测试辍絮尺寸：9 0 0 x 4 0 0 2 5 0 0 。 横向作赫器油瓿尺寸：d d ，s = 6 3 ，4 5 舟0 0 。 横向测试枧架尺寸：2 3 5 0 x 6 0 0 x 6 0 0 。 系统压力：p = 2 l m p a 。 根据以上三个方案分析，结合实际试验情况，选用方案2 。 2 3 本章小结 遵遭对戮癸蠹铁路藏爨懿试验念黎势拼稻参照运舞京关菝鼹减振嚣鼓 术性能检测标准，本章提出了我们研制的试验台主要技术指标，并对试验台 骞龚溪代表韵缀戒系统送蜇方案分辨，可以褥出如下结论： 1 验台主要技术指标能满足铁路高速列车减撇器技术性能榆灏和，舆备 减摄器超羝遮特蛀、薅速( 频) 特 生、动态特性等技术指橼的试验测试需要。 2 试验台采用院倒控制系统式赣动装鬻。范谢投稿系统既可豉输入不簿 振幅予频率的正弦波，也可以模仿程线路上运行时的随机波，具备超低速和 蠢述( 频) 速幸亍褥戴。耱滴怒减振器缝麓试验戆驱动嚣要。 3 试验台计算机控制系统采用闭环控制的数字离散p i d 控制增量算法 静鼗字接裁器，髓改善系绞的稳定褡塞又簿绦系统在高额区豁增楚，後系绞 具有快速的响应特慨和较高的稳态精度。此外，系统中包含的任何高频噪声， 鼙哥戳褥到装璇。裁满是壤簌器蛙簸试验豹控裁霰器。 4 试验静整体布局方寨布局美观、集中控制，操作方健。 垂童塞溪大学骧士姘究生学使论文第2 2 页 第3 耄试验裔的组成及主要元件的设计 麓速烈牵对溅簌爨提出了更高黪凌力学槛毙技术鬟求，霹丽对躐振器瓒 力学性能的研究疆求愈加深入。进行减掇器动力学憾能试验研究的试验台技 术骸熊也就要求鼹加先进。举章摄搬第二犟提出的试骏台主要技术指标，以 及为遮爨主要投零爨檬覆逡行瓣方寨分掇寒逮嚣系缓设计。下委夯缮熹逮裂 车减搬器试验台的组成及主嚣元件的设计选型。 3 1 试验台的组成 凰3 一l 试验台腻理示意图 试验台蠢液聪系统、诗冀桩控稍系绞、电气拣涮系统等部分绻畿。试验 台幽液压泵站提供动力源，计冀机撩制液聪统系统产生一定振幅和频率的正弦 激灏力，菠俸动瓣接麓定豁簸律运淤。位移传感嚣耧力传感器斡嵇号经低遘滤 堕童塞蕉登薅士研究生学位论文第2 3 页 波和横数转换后传输到计算机，并遥过软件对信号避行数字滤波及数据分橱处 理，输出测试结果。篡原理示意图如3 1 图所示。 3 1 1 液压系统 液压系统原理如豳3 - 2 所示。 图3 2 液聪系统原理不意豳 1 、4 ：搏动嚣：2 、3 ：澈渡趣；5 、3 0 ：楚速毙弼耀；s 、3 1 、1 9 ：誊能器；2 1 ： 麦袋； 7 、1 2 ：调整油缸：8 、9 ：三位电磁阀；1 0 ：叠加调速阀：i i ：鸯加液控单向阀； 1 3 ：二位电磁蛹 1 4 ：鼗加溢流耀；1 5 、1 8 ：压力表；1 6 ；减压阀：1 7 ：二位电磁阉； 2 0 ：电勘机：2 2 ：吸油滤清器；2 3 ：单向阀；2 4 ：高压滤清器；2 5 ：三位电磁阀； 2 6 ：电磁卸荷激流阀：2 7 ：二位电磁闽：2 8 ：回油滤清器；2 9 ：油冷却机 液压系统由液压泵站( 油泵电梳维、液压油箱、油冷帮梳) 、电液跪铸 控制惹统、垂向测试机架、横向测试机架、作动器、传感器( 力传感器和位 移传感器) 、掇稍游较等蘸分缀成。 试验台的动力是由油泵电机组提供。油泵电机组由三相异步电动机、联 辜壶器、涵泵黎爨架等部分缝戒。滚鬃洼耱为淫泵援供洼源，并存髓系统矮骂 工作的液压油。油冷却机冷却液压系统的工作液压油。 佟动器是出毒卡冀壤控铡系统提供的控制信号遥过电波比例润进行控制。 遴童塞辫大学露霹究生学位论文第斟夏 传感器主鬻完成位移和力与电压的信号的转换，为计算机撩制信号产嫩模 掇信号。撩裁阀袭主鬻完成主压力熟谲定、溢滚歉卸萄控制、调整佟幼嚣 戆歪力帮速菠、 鑫滚转按等麓麓。 豢窝测试税黎采餍黼定箍粢络梅，壹翔载掇絮、作动精、可涌鸯发横鬻 和调熬油缸等部件组成。作动器固定于框架上鄱中心，可调整高度的横粱通 过辘承嚣予禳絮立棱肉铡戆瀵道遗行等窝。谈溺熬溅提器固定在掺动嚣粤横 粱之闽。w 移横粱逶；窭缣裣弱定予立柱内髑靛下澎稽。垂嗣渊试季锺橥的横粱 通过调整濑凝调整裹袋豺适应不越妖魔载垂囱躐摄器。攮是溯试机絮出瀚邂 底架、安装在底架上的作动嚣、一个蜜装在底絮上的可调支庭和调整油敞簿 部俘缀成。霹调支痉爆寒霪瓮薮测减摄器鳇一攥，减摄爨懿璺一壤与终凌撩 翡活塞杼耨滚。为适应不葡长度的躐振器测试癸求，可调支庶通懑调整滴缸 实现位置调憨。可调支废通过底架上的t 槽导向。调整到位聪，用4 个锁紧 螺拴褥可诞支瘫锁紧在底桨上。 3 1 。2 诗算祝系统 计算枫控稍系统眭 硬俘和软件嘏成。硬件包括计算机主机、最示器、键 盘、鼠标、打印机、a 册数撰采集卡，d a 转换卡，接线板静。软件包糕成 嚣鞍静、蓉绞肇褒软箨耱调试获释。计葵狙系缓爨鸯系统接裁、试验蘩掇莱 集和处理的功能。计黧帆控制系统怒通过软俘獠序对系统避行控制。即：把 控镧参数( 簇翟控麓参躲是正弦激躺静最大迷麓、簸大振搽躐颓率邈数) 穗 入计算机中，计算机对控制聚统发出指令，通道软 警程序和两级阕环反馈系 统透露蠡劫控裁，爨涯溪统邈邃鞲礴逸控鬟律凌嚣熬酒缸傻移簿会输天的参 数。计算机采集到的位移量s 和激励力f ，经计弊处理后得到被试减振器的 静态动力攀特性( f s 与f y 麴线) 帮淤答动力学特性( 减掇器翡鹚爨 瓣度k d ( k d y n ) 、动态骧尼搴c d ( d d y n ) 、油激霞移与力的耀位整萨及秘关 麴线) 。系统工 每爨理船图3 3 掰示。 圈3 - 3 诗冀校系统工孽筝愿理霭 西南交通大学硕士研究生学使论文第2 s 页 3 。l 。3 电气控制系统 电气控制系统由电气控南4 柜、系统控制柜、控制显示顾板、活动控制手 掇等部分组成。电气控铡抠控制试骏台的总动力电源，驱动油泵电机。系统 控制襁控制试验台的工作状态。如：“工作”状态时，接收计算机的指令，控 制作动器的活塞杼完成测试工作。“调整”状态时，通过操作活动手柄上的 迸，邋按钮，可以调整油缸赢度或可调支座的位置，满是不同长废减振器瓣 试的要求。控制显示面板是用指示灯显示试验台嬲前的工作情况、阀组工 作获态及报警撵示。活动控潮手裰麓来谲整溜程，灞节安装祓测试减叛器豹 机架位置。电气控制原理及繇统控制原理图在此从略。 3 2 试验台液压系统主簧元件的选择 渡压系统的主要参数是艇力和溅量，它们是设计液压系统，邈择液压元 件的主要依掘。压力决定于外载荷。流量决定于液压执行元件的遴动速度和 结构尺寸。试验台技术指标规定：狂减振器性能测试时必须保证熊提供安全 可靠的最大嬲载力3 0 0 0 0 n ；疆大振幅3 0 m m ；测试速度0 0