CN110775090A - 车辆的阻尼装置及相关方法 - Google Patents

车辆的阻尼装置及相关方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110775090A
CN110775090A CN201910667847.8A CN201910667847A CN110775090A CN 110775090 A CN110775090 A CN 110775090A CN 201910667847 A CN201910667847 A CN 201910667847A CN 110775090 A CN110775090 A CN 110775090A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
semi
damper
displacement
steering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910667847.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110775090B (zh
Inventor
纪尧姆·哈姆-利韦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transport Technologies SAS
Original Assignee
Alstom Transport Technologies SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Transport Technologies SAS filed Critical Alstom Transport Technologies SAS
Publication of CN110775090A publication Critical patent/CN110775090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110775090B publication Critical patent/CN110775090B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • B61F5/245Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes by active damping, i.e. with means to vary the damping characteristics in accordance with track or vehicle induced reactions, especially in high speed mode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/018Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
    • B60G17/0182Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method involving parameter estimation, e.g. observer, Kalman filter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/06Characteristics of dampers, e.g. mechanical dampers
    • B60G17/08Characteristics of fluid dampers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/10Mounting of suspension elements
    • B60G2204/12Mounting of springs or dampers
    • B60G2204/13Mounting of springs or dampers with the spring, i.e. coil spring, or damper horizontally mounted
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2300/00Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60G2300/10Railway vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/10Acceleration; Deceleration
    • B60G2400/104Acceleration; Deceleration lateral or transversal with regard to vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/20Speed
    • B60G2400/202Piston speed; Relative velocity between vehicle body and wheel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/25Stroke; Height; Displacement
    • B60G2400/256Stroke; Height; Displacement horizontal
    • B60G2400/257Stroke; Height; Displacement horizontal transversal with regard to vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/02Retarders, delaying means, dead zones, threshold values, cut-off frequency, timer interruption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/68Filtering means, e.g. fluid filters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/01Attitude or posture control
    • B60G2800/012Rolling condition
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/70Estimating or calculating vehicle parameters or state variables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的阻尼装置(20),其包括半主动阻尼器(22)以及相关的操纵装置(24),该操纵装置包括:加速度计(26),其能够测量车辆的横向加速度;控制单元(28),其配置为根据加速度信号(S1)确定待由阻尼器(22)实施的设定应力以最小化车辆的横向振动;根据所述应力信号(S2)操纵阻尼器(22)的操纵单元(30);用于阻尼器(22)的位移的检测器(32);建模单元(34),其配置为借助于阻尼器(22)的理论模型和操纵信号(S3)及位移信号(S4)来确定阻尼器(22)的位移的特征状态变量。操纵单元(30)能够也根据状态信号(S5)来确定控制信号(S3)。

Description

车辆的阻尼装置及相关方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的,特别是轨道车辆的阻尼装置,其包括半主动阻尼器以及操纵装置,该操纵装置构造成操纵半主动阻尼器,该操纵装置包括:加速度计,其能够测量车辆的横向加速度并传输包括横向加速度测量的加速度信号;控制单元,其配置为接收加速度信号,根据加速度信号确定待由半主动阻尼器实施以最小化车辆的横向振动的设定应力,并且传输包括设定应力的应力信号;以及操纵单元,该操纵单元配置为接收应力信号并将操纵信号(应力信号的函数)发送到半主动阻尼器。
背景技术
阻尼装置特别用于解决高速行驶的轨道车辆的横向振动问题。为了提高乘客的舒适度并且出于安全原因,大大减少这些横向振动是重要的。
为此目的,已知使用构成阻尼性能与能量和材料成本之间的良好折衷的半主动阻尼器。当阻尼器具有可控的可变特性而无需提供大功率时,则称该阻尼器为半主动阻尼器。
特别地,已知一种由操纵电路操纵的半主动阻尼器,该操纵电路由阻尼器的逆模型组成,该逆模型根据阻尼器的两个端部之间的相对速度值以及应力设定值确定阻尼器的操纵电流值。这种阻尼器例如在文献EP 0 816 141中描述。
然而,该阻尼器并不完全令人满意,因为其操纵未被优化并且没有考虑阻尼器的所有可能行为。
发明内容
本发明的目的是获得一种操纵得以改进的半主动阻尼器。
为此目的,本发明涉及一种前述类型的阻尼装置,其特征在于,操纵装置还包括:位移检测器,其能够测量半主动阻尼器的位移并传输包括位移测量的位移信号;以及建模单元,其用于接收操纵信号和位移信号,通过半主动阻尼器的理论模型以及操纵和位移信号确定半主动阻尼器的位移的特征状态变量并将包括特征状态变量的信号发送到操纵单元,该操纵单元也适于根据状态信号确定操纵信号。
借助理论模型,建模单元允许向操纵单元提供有关半主动阻尼器状态的信息,同时考虑所述半主动阻尼器中的内部刚度并因此提供对由阻尼器所施加的力的更准确估计以及特别对该力的有效定向的估计。因此,操纵单元借助该信息校正待发送到半主动阻尼器的操纵电流。因此,本发明允许对半主动阻尼器的优化操纵,其在某种意义上在于施加到半主动阻尼器的操纵电流考虑了半主动阻尼器的滞后行为。阻尼器的滞后行为与阻尼器的内部刚度以及附件刚度(铰接部、接头部或其他)有关,这导致阻尼力和阻尼器在车辆上的固定点的位移速度之间的相移。如果不考虑该偏移,则在某些配置中,其可能导致与期望操纵力相反方向的实际力并因此使得对阻尼器的操控不是最佳的。
阻尼装置可以包括以下特征中的一个或多个,这些特征可以单独地或以任何技术上可能的组合而采用:
-理论模型是麦克斯韦模型,其包括与理想弹簧串联的理想阻尼器;
-建模单元能够基于对由实验阻尼器产生的力进行实验测量来确定理想阻尼器的阻尼系数,类似于半主动阻尼器;
-特征状态变量是理想阻尼器端部的相对位移速度;
-阻尼装置包括带通滤波器,其配置为对加速度计输出端的加速度信号进行滤波;
-带通滤波器配置为使基本上介于0.25Hz和1.5Hz之间的频率通过并且衰减其余频率;
-控制单元配置为使用混合控制算法,混合控制算法由与“天钩(Skyhook)”类型算法相关联的“加速驱动阻尼控制(Acceleration Driven Damping Control)”类型算法组成;
-带通滤波器是二阶无限脉冲响应滤波器并且其中控制单元配置为:
+将“加速驱动阻尼控制”类型算法应用于频率小于0.5Hz的信号,
+将“天钩”类型算法应用于频率高于5Hz的信号,
+将“加速驱动阻尼控制”类型算法与“天钩”类型算法混合应用到频率介于0.5Hz和5Hz之间的信号,并且随着频率逐渐增加“天钩”类型算法的比重。
本发明还涉及一种用于操纵半主动阻尼器的操纵方法,其包括以下步骤:
-通过加速度计测量车辆的横向加速度并传输加速度信号;
-通过控制单元接收加速度信号、确定设定应力并传输应力信号;
-通过操纵单元接收应力信号并将操纵信号发送到半主动阻尼器;
-通过检测器测量半主动阻尼器的位移并传输位移信号;
-通过建模单元接收位移信号、确定特征状态变量并传输状态信号;以及
-通过操纵单元接收状态信号、还根据状态信号确定操纵信号并将操纵信号传输到半主动阻尼器。
附图说明
通过阅读下文仅作为示例给出的并且参考附图所进行的描述,将更好地理解本发明,在附图中:
-图1是配备有根据本发明的阻尼装置的车辆,尤其是轨道车辆的示意性截面图;
-图2是构成用于对根据本发明的阻尼装置中的半主动阻尼器进行建模的机械模型变型的麦克斯韦模型的示意图;
-图3是根据本发明的操纵方法的流程图;
-图4是根据本发明的基于由麦克斯韦阻尼器对阻尼器的简单机械建模的操纵方法的变型的流程图;
-图5是带通滤波器36的伯德图。
具体实施方式
图1中所示的轨道车辆10例如是运送乘客的火车车厢。
轨道车辆10通常包括车身12、座椅14、设置有车轮18的转向架16以及至少一个阻尼装置20。
座椅14位于车身12中并允许旅客在运输期间就座。
转向架16位于车身12下方。车身12悬挂在转向架16上,也就是说,阻尼装置20插设于转向架16和车身12之间,使得车身12可相对于转向架16移位。
车轮18通过图中未示出的轴固定到转向架16。车轮18配置成在轨道21上滚动并因此允许轨道车辆10位移。
阻尼装置20包括半主动阻尼器22以及操纵装置24。
半主动阻尼器22连接车身12和转向架16。半主动阻尼器22配置成阻尼车身12的横向振动,以改善存在于车身12中的旅客的舒适度。
半主动阻尼器22的行为令人满意地通过麦克斯韦阻尼器或任何其它合适的流变模型(Spencer,Bouc-Wen,Dahl,LuGre,双曲正切及其变体和组合)来近似。
操纵装置24操纵半主动阻尼器22,也就是说,操纵装置24将操纵信号传输到半主动阻尼器22,以便根据允许条件修改半主动阻尼器22的行为。操纵信号例如是施加到半主动阻尼器22的操纵电流,其中电流强度从一个操纵电流变化到另一个操纵电流以改变半主动阻尼器22的行为。
如图3中所示,操纵装置24包括加速计26、控制单元28、操纵单元30、位移检测器32以及建模单元34。如图4中所示,根据有利的实施例,操纵装置24还包括带通滤波器36、第一低通滤波器38以及第二低通滤波器40。
加速度计26测量车身12的横向加速度,横向加速度是沿着垂直于轨道车辆10的位移方向的方向的加速度。加速度计26传输包括横向加速度测量的加速度信号S1。
控制单元28接收由加速计26传输的加速度信号S1。
控制单元28根据加速度信号S1确定待由半主动阻尼器22实施的设定应力以使车身12的横向振动最小化。
有利地,控制单元28通过混合控制算法确定设定应力。混合控制算法是“加速驱动阻尼控制”(或法语中“加速操控阻尼控制”)类型算法和“天钩”(或法语中的“虚拟阻尼器”)类型算法的组合。
“加速驱动阻尼控制”和“天钩”类型算法对于本领域技术人员来说是公知的,并且例如在Savaresi等人发表的题为“高性能摩托车的半主动控制策略”(或法语题为“Stratégies de Commande Semi-Actives pour Deux-Roues Motorisé Haute Performance”)和由Yingying等人发表的题为“一种新型混合半主动控制策略在高速铁路车辆振动控制中的应用”(或法语中“Un Nouveau Type de Stratégie de
Figure BDA0002140691510000041
Semi-Actif HybrideAppliquée au
Figure BDA0002140691510000042
des Vibrations de Véhicule Ferroviaire Haute-Vitesse”)中得以描述。
“加速驱动阻尼控制”类型算法使用由加速度计26测量的车身12的横向加速度作为输入。
“天钩”类型算法使用经由积分模块(图中未示出)从加速度计26确定的车身12的横向速度作为输入,该积分模块根据加速度信号S1确定车身12的横向速度。
借助于带通滤波器36实现两种算法之间的混合,从而对于增加频率产生逐渐相移。该带通滤波器导致对于低频率而言相对于输入信号接近0的相位信号,特别是对于低于0.6Hz的频率,因此产生与由加速度计26测量的加速度的信号类似的本真信号。在较高频率,特别是对于高于5Hz的频率,相移逐渐增加,直到在振幅附近处(au niveau d’amplitude près)获得接近90°的相位延迟,从而产生与由积分产生的信号类似的信号。在半主动阻尼器反应性很高的低频率范围中,施加在车身上的加速度通过所产生的应力直接补偿。在高频率下,应用“天钩”控制策略,并且在中间频率范围内,具有两种控制策略的混合。对于远高于5Hz的频率,特别是对于高于15Hz的频率,半主动阻尼器的反应性在该区域中趋于劣化,带通滤波器的传递函数提供低带宽,以免引入处于该频率范围内的不适当应力。从“天钩”操纵策略的观点来看,带通滤波器36的使用还允许为1.5Hz附近及以上的频率提供相位提前,从而允许通过使操纵信号预先一段时间而以近似的方式补偿阻尼器的反应时间。
控制单元28传输包括设定应力的应力信号S2。
操纵单元30接收由控制单元28发送的应力信号S2。
操纵单元30根据待施加到半主动阻尼器22的应力信号S2确定操纵电流Ic,使得半主动阻尼器22施加尽可能接近由控制单元28确定的设定应力的力。
操纵单元30将对应于操纵电流Ic的操纵信号S3传输到建模单元34和半主动阻尼器22。
检测器32测量半主动阻尼器22的位移。位移测量是指沿着半主动阻尼器22的作用线对将两个端部41和42分开的距离进行测量。
检测器32传输包括位移测量的位移信号S4。
建模单元34接收由操纵单元30传输的操纵信号S3以及由检测器32传输的位移信号S4。
建模单元34借助于半主动阻尼器22的模型理论确定半主动阻尼器22的位移的特征状态变量并且有利地确定半主动阻尼器22的定向和应力水平。
对代表性特征和计算时间之间的实时应用的良好折衷由麦克斯韦模型表示,如图2所示。麦克斯韦理论模型包括与理想弹簧串联的理想阻尼器43。理想阻尼器43连接到固定在麦克斯韦模型中的假定转向架16中。理想阻尼器43的特征在于阻尼系数c,其在速度上是非线性的。理想弹簧44的特征在于刚度常数k。
在图2中,半主动阻尼器22的端部之间的距离表示为x。理想阻尼器43的端部之间的距离表示为y。
特征状态变量有利地是理想阻尼器43的端部的相对位移速度,标记为
Figure BDA0002140691510000061
麦克斯韦模型给出以下等式:
Figure BDA0002140691510000062
Figure BDA0002140691510000063
F(t)=-k*y(t)+k*x(t)+Foffset
Figure BDA0002140691510000064
Figure BDA0002140691510000065
Figure BDA0002140691510000066
其中Foffset是单向偏移力,可以通过在任何时间施加在阻尼器的两个端部之间的恒定应力来近似。这种应力对于任何单杆阻尼器而言都是常规的,其中对于单杆阻尼器而言,流体通过允许防止空穴现象的补偿装置而保持受压。
理论模型允许表示半主动阻尼器22并通过考虑由于循环存储和恢复形变能量而引起滞后行为的刚度来表征半主动阻尼器22的状态。滞后是一个***的属性,其状态取决于其所受到的外力历史。这里,由于半主动阻尼器22的内部刚度,半主动阻尼器22的状态不仅与施加的操纵电流有关。不考虑该滞后行为会导致阻尼装置20的潜能显著劣化。
如图4所示,建模单元34有利地包括微分器模块46、参数化模块48以及计算模块50。
微分器模块46经由低通滤波器38接收由检测器32所传输的位移信号S4,该低通滤波器38允许将位移信号的频率范围限制到有用部分,以便获得可用速度信号S6。
微分器模块46根据位移信号S4确定半主动阻尼器22相对于转向架16的位移速度。
微分器模块46将包括半主动阻尼器22的两个可动部分之间的位移速度的速度信号S6例如传输到计算模块50。传输到计算模块50的量取决于阻尼器内部的对应传感器的物理定位。
参数化模块48接收由控制模块30传输的操纵信号S3,该操纵信号S3对应于待施加到半主动阻尼器22的操纵电流。
参数化模块48确定理想阻尼器43的阻尼系数c的值以及阻尼系数c相对于位移速度
Figure BDA0002140691510000074
的导数值。位移速度由计算模块50确定。当由参数化模块执行第一计算时,阻尼元件43的位移速度值为零,即车辆静止。
参数化模块48传输参数化信号S7,该参数化信号S7包括理想阻尼器43的阻尼系数c的值以及阻尼系数c相对于位移速度
Figure BDA0002140691510000073
的导数值,参数化S7信号被传输到计算模块50。
计算模块50接收位移信号S4、速度信号S6以及参数化信号S7。
计算模块50借助于理论模型确定半主动阻尼器22的位移的特征状态变量。
计算模块50将包括状态变量的状态信号S5传输到操纵单元30以及参数化模块48。
参数化模块48接收状态信号S5,对理想阻尼器43的阻尼系数c的值以及阻尼系数c相对于位移速度的导数值的确定根据该状态信号S5实现,该状态信号S5优选地对应于理想阻尼器43的位移速度。
有利地,参数化模块48使用作为速度
Figure BDA0002140691510000072
对理想阻尼器43的阻尼系数c的函数的非线性曲线,该非线性曲线是根据对实验阻尼器产生的力的实验测量先验确定,类似于半自主阻尼器22。该曲线可以通过在实验阻尼器的端部的不同工作速度和操纵电流的不同强度下校正麦克斯韦模型和参数化模块48得出。这种校正可以基于不同工作速度和不同操纵电流的正弦激励通过测量由实验阻尼器施加的合力并通过与数值模型的比较然后通过校正理想阻尼器43和刚度k的非线性特征曲线来完成。非线性阻尼器的特征可以表示为作为工作速度
Figure BDA0002140691510000081
的函数的阻尼力曲线的形式。
这样校正的计算模块50和参数化模块48允许分别实时地提供状态变量
Figure BDA0002140691510000082
的值以及瞬时阻尼系数c及其导数的值。最后两个元素根据非线性曲线
Figure BDA0002140691510000083
确定,该非线性曲线
Figure BDA0002140691510000084
通过以下等式给出理想阻尼器43的特征:
Figure BDA0002140691510000086
操纵单元30接收状态信号S5。
操纵单元30确定操纵电流Ic。操纵电流Ic对应于借助建模单元34的理论模型优化的操纵电流。操纵电流Ic因此允许避免由于半主动阻尼器22的滞后行为引起的问题并且获得对车身12的横向振动的最佳阻尼。
操纵单元30将操纵电流Ic传输到半主动阻尼器22。
半主动阻尼器22接收操纵电流Ic并将与操纵电流Ic相关联的阻尼力施加到车身12,以便补偿车身12的横向振动。
带通滤波器36可变地滤波加速度计26输出的加速度信号S1的不同频率范围并根据频率引入可变相移。该带通滤波器36构成了允许实现“加速驱动阻尼控制”算法和“天钩”算法之间的混合的元件。
带通滤波器36将滤波后的加速度信号S1传输到控制单元28。
有利地,带通滤波器36,其伯德图示于图5中,是二阶无限脉冲响应滤波器,其允许大致介于0.25Hz和1.5Hz之间的频率通过并衰减其余频率。这种滤波器的特性适用于用于大型线路应用的大范围轨道材料。
有利地,混合控制算法对频率小于0.6Hz的信号使用“加速驱动阻尼控制”类型算法,并对频率大于5Hz的信号使用“天钩”类型算法。
在两个频率范围之间,通过带通滤波器36实现两种控制定律的混合,其中随着频率增加,逐渐增大“天钩”算法。因此,混合控制算法在匹配阻尼器的响应时间的频率范围内使用每种算法。在非常低的频率范围内,阻尼器能够以可忽略的反应时间对施加到车身12的加速度进行补偿。对于更高频率的情况不再是这种情况,对于更高的频率而言,“天钩”策略更适合。
第一低通滤波器38接收由检测器32传输的位移信号S4。
第一低通滤波器38衰减高频率,有利地衰减高于100Hz的频率。
第一低通滤波器38有利于进行处理且特别有利于微分操作。
第一低通滤波器38将滤波后的位移信号S4传输到微分器模块46和计算模块50。
第二低通滤波器40接收由操纵单元30传输的操纵信号S3。
第二低通滤波器40衰减高频率,有利地衰减高于100Hz的频率。
第二低通滤波器40避免在数字模型中进入高频率并允许避免在麦克斯韦模型或任何其他流变模型不再具有代表性的频率范围内产生大应力。
第二低通滤波器40将滤波后的操纵信号S3传输到参数化模块48。
现在将描述利用图4所示的半主动阻尼器22的有利变型来操纵半主动阻尼器22的操纵方法。
最初,车辆是驻停并且位移、加速度、阻尼系数及其相对于速度的导数的传输值全局为零。
加速度计26测量车身12的横向加速度并将加速度信号S1传输到带通滤波器36。
带通滤波器36接收加速度信号S1并使基本上介于0.25Hz和1.5Hz之间的频率通过,同时衰减其余频率。
有利地,带通滤波器36处理加速度信号S1并随着频率增加执行逐步相移。
然后,带通滤波器36将加速度信号S1传输到控制单元28。
控制单元28接收滤波后的加速度信号S1并根据滤波后的加速度信号S1借助混合控制算法确定设定应力。
混合控制算法对频率低于0.6Hz的信号使用“加速驱动阻尼控制”类型算法并对频率大于5Hz的信号使用“天钩”类型算法。
在两个频率范围之间,通过带通滤波器36实现两个控制定律的混合,其中随着频率增加,逐渐增加“天钩”算法。
然后,控制单元28将控制信号S2传输到操纵单元30。
操纵单元30接收控制信号S2。操纵单元30将操纵信号S3传输到第二低通滤波器40和半主动阻尼器22,该半主动阻尼器22将与操纵信号S3相关联的阻尼力施加到车身12。
第二低通滤波器40接收操纵信号S3并衰减操纵信号S3的高频率。
然后,第二低通滤波器40将滤波后的操纵信号S3传输到参数化模块48。
参数化模块48接收滤波后的操纵信号S3,并确定理想阻尼器43的阻尼系数c的值以及阻尼系数c相对于位移速度
Figure BDA0002140691510000103
的导数值。在第一次迭代中,在车辆驻停的情况下,理想阻尼器43的阻尼系数c的值和阻尼系数c相对于位移速度
Figure BDA0002140691510000104
的导数值为零。
参数化模块48将参数化信号S7传输到计算模块50。
检测器32测量半主动阻尼器22的位移并将位移信号S4传输到第一低通滤波器38。
第一低通滤波器38接收位移信号S4并衰减位移信号S4的高频率。
然后,第一低通滤波器38将滤波后的位移信号S4发送到微分器模块46以及计算模块50。
微分器模块46接收滤波后的位移信号S4并根据位移信号S4确定半主动阻尼器22相对于转向架16的位移速度。
然后,微分器模块将速度信号S6发送到计算模块50。
计算模块50接收滤波后的位移信号S4、速度信号S6和参数化信号S7。最初,通过参数化信号S7传输的值为零。
计算模块50借助麦克斯韦模型确定理想阻尼器43的端部的相对位移速度
Figure BDA0002140691510000101
计算模块50将状态信号S5传输到参数化模块48和操纵单元30。
参数化模块48接收状态信号S5,对理想阻尼器43的阻尼系数c的值以及对阻尼系数c相对于位移速度的导数值的确定是根据状态信号S5和由实验阻尼器上的实验测量确定的特征曲线
Figure BDA0002140691510000111
实现的。
操纵单元30接收状态信号S5。
操纵单元30根据状态信号S5确定/修改操纵电流Ic。在第一次迭代中,在车辆驻停的情况下,状态信号S5为零。
操纵单元30将操纵电流Ic传输到半主动阻尼器22和低通滤波器40。
半主动阻尼器22接收操纵电流Ic并将与操纵电流Ic相关联的阻尼力施加到车身12。
周期性地重复上述方法,以便根据运行条件实时修改半主动阻尼器22的行为。
更一般地,在图4的实施例中,在该方法的给定迭代期间,参数化模块例如根据状态信号S5的值以及前一次迭代的操作信号S3的值来确定信号S7。
更一般地,在图3和图4的实施例中,在阻尼器22的操作方法的给定迭代期间,建模单元34例如根据前一次迭代中的操纵信号S3的值确定状态信号S5。
借助于上述特征,对半主动阻尼器22的操纵装置24的操纵得到显著改善。实际上,理论模型的使用允许确定半主动阻尼器22的特征状态变量,从而允许通过精确知晓由阻尼器在任何时候实际施加的应力的方向及水平而考虑由于半主动阻尼器22的刚性引起的滞后行为。这完全不是传统策略的情况,其中传统策略受制于依赖在阻尼器端子处测量的速度。另外,在控制单元28的输入处使用带通滤波器36允许控制定律“加速驱动阻尼”和“天钩”的有利组合。阻尼装置20允许通过限制由半主动阻尼器22实际施加的力与理论操纵力之间的相差来实现车身12的最佳阻尼。因此,车身12的横向振动显著减小,从而提高了轨道车辆10中旅客的舒适度。

Claims (9)

1.一种用于车辆(10)的阻尼装置(20),所述车辆特别是轨道车辆,所述阻尼装置(20)包括:
-半主动阻尼器(22);以及
-操纵装置(24),其配置为操纵所述半主动阻尼器(22),所述操纵装置(24)包括:
-加速度计(26),其能够测量所述车辆(10)的横向加速度并传递包括横向加速度测量的加速度信号(S1);
-控制单元(28),其配置为接收所述加速度信号(S1),根据所述加速度信号(S1)确定待由所述半主动阻尼器(22)实施以最小化所述车辆(10)的横向振动的设定应力,并传输包括所述设定应力的应力信号(S2);
-操纵单元(30),其配置为接收所述应力信号(S2)并且将作为所述应力信号(S2)的函数的操纵信号(S3)传输到所述半主动阻尼器(22);
其特征在于,所述操纵装置(24)还包括:
-位移检测器(32),其能够测量所述半主动阻尼器(22)的位移并传输包括位移测量的位移信号(S4);以及
-建模单元(34),其配置为接收所述操纵信号(S3)以及所述位移信号(S4),借助所述半主动阻尼器(22)的理论模型和所述操纵信号(S3)及位移信号(S4)确定所述半主动阻尼器(22)的位移的特征状态变量,并将包括所述特征状态变量的状态信号(S5)传输到所述操纵单元(30),其中所述操纵单元(30)能够也根据所述状态信号(S5)来确定所述控制信号(S3)。
2.根据权利要求1所述的阻尼装置(20),其中,所述理论模型是麦克斯韦模型,其包括与理想弹簧(44)串联的理想阻尼器(43)。
3.根据权利要求2所述的阻尼装置(20),其中,所述建模单元(34)能够根据对实验阻尼器(43)产生的力的实验测量来确定所述理想阻尼器(43)的阻尼系数(c),类似于半主动阻尼器(22)。
4.根据权利要求2或3所述的阻尼装置(20),其中,所述特征状态变量是所述理想阻尼器(43)的端部的相对位移速度。
5.根据权利要求1或2所述的阻尼装置(20),其包括带通滤波器(36),所述带通滤波器配置为在所述加速度计(26)的输出处对所述加速度信号(S1)进行滤波。
6.根据权利要求5所述的阻尼装置(20),其中,所述带通滤波器(36)配置为使基本介于0.25Hz和1.5Hz之间的频率通过并且衰减其余频率。
7.根据权利要求1或2所述的阻尼装置(20),其中,所述控制单元(28)配置为使用混合控制算法,所述混合控制算法由与“天钩”类型算法相关联的“加速驱动阻尼控制”类型算法组成。
8.根据权利要求5和权利要求7所述的阻尼装置(20),其中,所述带通滤波器(36)是二阶无限脉冲响应滤波器,并且其中,所述控制单元(28)配置成:
-将所述“加速驱动阻尼控制”类型算法应用于频率低于0.6Hz的信号,
-将所述“天钩”类型算法应用于频率高于5Hz的信号,
-将所述“加速驱动阻尼控制”类型算法与所述“天钩”类型算法混合应用于频率介于0.6Hz和5Hz之间的信号,并且随着频率逐渐增加所述“天钩”类型算法的比重。
9.一种操纵根据权利要求1或2所述的半主动阻尼器(22)的操纵方法,包括以下步骤:
-通过加速度计(26)测量所述车辆(10)的横向加速度并传输所述加速度信号(S1);
-通过控制单元(28)接收所述加速度信号(S1)、确定设定应力并发送应力信号(S2);
-通过控制单元(30)接收所述应力信号(S2)并将所述操纵信号(S3)传输到所述半主动阻尼器(22);
-通过检测器(32)测量所述半主动阻尼器(22)的位移并传输所述位移信号(S4);
-通过建模单元(34)接收所述位移信号(S4)、确定所述特征状态变量并传输所述状态信号(S5);以及
-通过操纵单元(30)接收所述状态信号(S5),还根据所述状态信号(S5)确定所述操纵信号,并将所述操纵信号(S3)传输到所述半主动阻尼器(22)。
CN201910667847.8A 2018-07-24 2019-07-23 车辆的阻尼装置及相关方法 Active CN110775090B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1856855A FR3084291B1 (fr) 2018-07-24 2018-07-24 Dispositif d'amortissement d'un vehicule et procede associe
FR1856855 2018-07-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110775090A true CN110775090A (zh) 2020-02-11
CN110775090B CN110775090B (zh) 2024-04-30

Family

ID=63579471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910667847.8A Active CN110775090B (zh) 2018-07-24 2019-07-23 车辆的阻尼装置及相关方法

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110775090B (zh)
DE (1) DE102019118904A1 (zh)
FR (1) FR3084291B1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113635931A (zh) * 2021-09-02 2021-11-12 杭州中车车辆有限公司 一种车体姿态调节方法及车体姿态调节***
CN115600342A (zh) * 2022-11-09 2023-01-13 北京世冠金洋科技发展有限公司(Cn) 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09207775A (ja) * 1996-02-05 1997-08-12 Tokico Ltd 鉄道車両用振動制御装置
JPH09301164A (ja) * 1996-05-10 1997-11-25 Central Japan Railway Co 振動抑制装置
JP2000264205A (ja) * 1999-03-19 2000-09-26 Tokico Ltd 車両用制振装置
JP2005145312A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Railway Technical Res Inst 制振装置及び制振機能付き車両
CN101312842A (zh) * 2005-09-22 2008-11-26 标致·雪铁龙汽车公司 悬挂***控制装置,配备该装置的车辆,制造方法和程序
JP2009018641A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Kayaba Ind Co Ltd 鉄道車両の制振装置
JP2010137794A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd 鉄道車両の制振装置
CN107207017A (zh) * 2015-01-30 2017-09-26 日立汽车***株式会社 车辆减振装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2722265B1 (fr) * 1994-07-06 1996-08-23 Gec Alsthom Transport Sa Amortisseur semi-actif

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09207775A (ja) * 1996-02-05 1997-08-12 Tokico Ltd 鉄道車両用振動制御装置
JPH09301164A (ja) * 1996-05-10 1997-11-25 Central Japan Railway Co 振動抑制装置
JP2000264205A (ja) * 1999-03-19 2000-09-26 Tokico Ltd 車両用制振装置
JP2005145312A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Railway Technical Res Inst 制振装置及び制振機能付き車両
CN101312842A (zh) * 2005-09-22 2008-11-26 标致·雪铁龙汽车公司 悬挂***控制装置,配备该装置的车辆,制造方法和程序
JP2009018641A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Kayaba Ind Co Ltd 鉄道車両の制振装置
JP2010137794A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd 鉄道車両の制振装置
CN107207017A (zh) * 2015-01-30 2017-09-26 日立汽车***株式会社 车辆减振装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113635931A (zh) * 2021-09-02 2021-11-12 杭州中车车辆有限公司 一种车体姿态调节方法及车体姿态调节***
CN115600342A (zh) * 2022-11-09 2023-01-13 北京世冠金洋科技发展有限公司(Cn) 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置
CN115600342B (zh) * 2022-11-09 2023-06-16 北京世冠金洋科技发展有限公司 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
FR3084291A1 (fr) 2020-01-31
CN110775090B (zh) 2024-04-30
DE102019118904A1 (de) 2020-01-30
FR3084291B1 (fr) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5861554B2 (ja) 車両用制振制御装置
US11760199B2 (en) Traction control system
JP5246269B2 (ja) 減衰力制御装置
US9592714B2 (en) Vehicle control device
CN100554971C (zh) 确定机动车辆加速度的方法和装置
US8086377B2 (en) Suspension control apparatus
EP0734890A2 (en) Suspension system control apparatus and method
US10118609B2 (en) Driving force control device for a vehicle
US10005457B2 (en) Driving force control device for a vehicle
JPH0331018A (ja) セミアクテイブな走行装置機構用の制御装置
EP3216634A1 (en) Suspension device and suspension control device
EP3569436B1 (en) Traction control system
CN110775090A (zh) 车辆的阻尼装置及相关方法
US20030062859A1 (en) Method and regulating system for damping the torque oscillations of the drive train of an electrically driven road vehicle
US20190039429A1 (en) Vehicle attitude control device
EP0734891A2 (en) Suspension system control method and apparatus
US5446662A (en) Suspension control device for vehicle, tuning method for spring rate of suspension, and tuning method for damping rate thereof
US10226979B2 (en) Damping force control device for vehicle
JP2845029B2 (ja) サスペンション制御装置
JPH04232111A (ja) 信号処理方法及び装置
KR101071896B1 (ko) 차체 가속도와 댐퍼의 상대변위를 이용한 연속 가변형 mr 댐퍼 제어 시스템
Figel et al. Experimental analysis of driveline shuffle with focus on the interaction between traction and torsional vibrations
JP2001287528A (ja) 車両のばね上速度推定装置
KR20080024878A (ko) 차량용 반능동 현가장치의 제어방법
JP2898854B2 (ja) 減衰力制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant