一种求解车辆垂向振动系统H2/H∞多目标控制的方法

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.201612014

系统仿真学报 ›› 2016, Vol. 28 ›› Issue (12): 2973-2978.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201612014

一种求解车辆垂向振动系统H₂/H_∞多目标控制的方法

孟建军^1,2,3, 白欢¹, 牟健¹, 银铭¹, 关旭日¹

1.兰州交通大学机电工程学院,兰州 730070;
2.兰州交通大学机电技术研究所,兰州 730070;
3.甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心,兰州 730070

收稿日期:2015-03-30 修回日期:2015-05-19 出版日期:2016-12-08 发布日期:2020-08-13
作者简介:孟建军(1966-),男,河南淮阳,博士,教授,博导,研究方向为轨道交通装备检测与监控技术。
基金资助:
国家自然科学基金(61563027),兰州交通大学优秀科研团队资助计划（201604）

Method to Calculate Multi-objective and H₂/H_∞ Control of Vehicle Vertical Vibration System

Meng Jianjun^1,2,3, Bai Huan¹, Mou Jian¹, Yin Ming¹, Guan Xuri¹

1.The Mechatronic Technology Research Institute, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China;
2.Mechatronics T&R Institute, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China;
3.Engineering Technology Center for Informatization of Logistics & Transport Equipment, Lanzhou 730070, China;

Received:2015-03-30 Revised:2015-05-19 Online:2016-12-08 Published:2020-08-13

摘要/Abstract

摘要： 针对车辆减振系统中的目标单一的问题,应用H₂/H_∞控制算法实现轨道车辆减振系统集减振、节能于一体的多目标优化控制。采用6自由度轨道车辆垂向振动模型为控制对象,以得到较好乘坐舒适性和较少能耗为控制目的,选取作动器控制输出力的H₂范数作为能耗指标,以车体浮沉振动位移和加速度、点头振动转角的H_∞范数作为车辆乘坐舒适性指标,设计基于LMI的H₂/H_∞输出反馈控制器。研究结果表明,该控制器能在保证不过多降低车辆乘坐舒适性的同时,能有效降低作动器能耗,较好地解决了车辆舒适性和作动器能耗之间的矛盾。

关键词: 轨道车辆, H₂/H_∞控制;, 乘坐舒适性, 能耗

Abstract: Aiming at the disadvantage of single object in railway vehicle damping system,the multi-objective optimal control law of railway vehicle damping system was devised to balance shock absorption control and energy saving control. To improve the riding comfortability and reduce the energy consumption, the multi-objective H₂/H_∞ output-feedback controller based on LMI was developed for an active suspension of 6-DOF vertical vibration model of railway vehicle. Norm H₂ of the actuator output was taken as the energy consumption indexes, and norm H_∞ of the vertical vibration displacement, the acceleration and the nutation angle was taken as the riding comfortability indexes. The results show that the controller can decrease the energy consumption of the actuator effectively and at the same time reduce the riding comfortability to an acceptable level, and make the railway vehicle obtain a good performance of riding comfortability and energy consumption of the actuator.

Key words: rail vehicle, H₂/H_∞control;, riding comfort, energy consumption

中图分类号:

U270.1+1

孟建军, 白欢, 牟健, 银铭, 关旭日. 一种求解车辆垂向振动系统H₂/H_∞多目标控制的方法[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(12): 2973-2978.

Meng Jianjun, Bai Huan, Mou Jian, Yin Ming, Guan Xuri. Method to Calculate Multi-objective and H₂/H_∞ Control of Vehicle Vertical Vibration System[J]. Journal of System Simulation, 2016, 28(12): 2973-2978.

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一种求解车辆垂向振动系统H₂/H_∞多目标控制的方法

Method to Calculate Multi-objective and H₂/H_∞ Control of Vehicle Vertical Vibration System

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