Совершенствование систем управления колебаниями подвижного состава железных дорог

• Автор: Цисовски Тадеуш
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 334 с. : ил

Введение.
1. АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА. ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Обзор работ российских ученых.

1.2. Обзор зарубежных исследований по динамик

рельсовых экипажей.

1.2.1. Борьба с вибрациями рельсового экипажа

1.2.2. Система подвешивания рельсового экипажа.

1.2.3. Динамические модели рельсового экипажа

1.2.4. Силы в точках контакта колес и рельсов

1.2.5. Кинематика контакта колесорельс

1.2.6. Устойчивость движения рельсового экипажа

1.3. Динамика рельсовых экипажей в работах польских ученых
1.4. Направления дальнейших исследований.
1.4.1. Фундаментальные исследования
1.4.2. Моделирование экипажной части подвижного состава
1.4.3. Проектирование новых экипажей.
1.5. Цель работы и задачи исследования.
2.МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО РЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА
2.1.Пространственная модель экипажа
2.2.Плоская модель трхмассового экипажа.
2.3.Декомпозиционные преобразования плоской модели колебаний экипажа.
2.4.Вертикальные нелинейные колебания рельсовых экипажей
2.5.Вынужденные нелинейные колебания экипажа с двухъярусным подвешиванием кузова
2.5.1.Исследование системы уравнений 2. в резонансном случае
3.ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВТЕОРИИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ К ЗАДАЧАМ СИНТЕЗА СИСТЕМ ПОДВЕШИВАНИЯ РЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА
3.1. Введение.
3.2. Оптимальное управление системой подвески рельсового экипажа.
3.2.1.Исследование дифференциального уравнения 3. .аналитическим методом.
3.2.2.0птимизация линейных систем по квадратичному функционалу
качества
3.2.3.Обсуждение результатов.
3.3.Синтез систем подвешивания рельсовых экипажей методом динамического программирования Веллмана
3.3.1. Синтез систем.
3.3.2. Колебания двухосного рельсового экипажа в его продольной плоскости
4. АНАЛИТИЧЕСКОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ РЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА ПО КВАДРАТИЧНОМУ КРИТЕРИЮ КАЧЕСТВА
4.1. Постановка задачи.
4.2. Задача о регуляторе состояния для системы виброзащиты рельсового экипажа
4.3. Задача о регуляторе выхода
4.3.1. Задача с одним входом и одним выходом для системы виброзащиты рельсового экипажа
4.4. Разработка следящей системы управления виброзащитой в рельсовых транспортных средствах
4.4.1.Закон управления колебаниями рельсового экипажа
4.5. Проблема аналитического конструирования оптимальной одномассовой системы подвешивания.
4.6 Виброзащита рельсовых экипажей с использованием активных и пассивных демпферов.
4.6.1. Активные и пассивные источники силы в системе
подвешивания экипажа.
4.6.2. Модель с одной степенью свободы.
4.6.3. Управляющая сила в пассивной системе.
4.6.4. Системы, использующие сочетание активных и пассивных
источников силы
4.6.5. Активные системы.
4.6.6. Надежные активные системы
4.7. Уменьшение вибраций при помощи полуактивных генераторов усилий
4.7.1. Введение.
4.7.2. Изоляция массы от движения основания
4.7.3. Полуактивный виброизолятор системы с одной степенью
свободы
4.8. Активная система виброизоляции для места задающего устройства
4.8.1. Теоретическое рассмотрение электрогидравлики эйвис
4.8.2. Моделирование на ПК
4.8.3. Экспериментальный испытательный стенд.
5. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ СИСТЕМЫ ПОДВЕШИВАНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ЭКИПАЖЕЙ.
5.1. Применение метода ФоккераПланкаКолмогорова к технической системе подвешивания рельсовых экипажей
5.2. Исследование движения экипажа по рельсовому пути со случайными неровностями.
5.3. Обратная задача вертикальной динамики рельсовых экипажей
5.4. Экспериментальные исследования управления амортизируемым грузом с реверсивным электромеханическим актуатором
5.4.1. Введение
5.4.2. Экспериментальные результаты
5.4.3. Обоснование аналитической модели
5.4.4. Сравнение пассивной, полуактивной и активной стратегий
управления.
5.4.5. Функции отклика системы подвешивания груза
5.4.5.1. Отклик системы грузооснование на синусоидальное возмущение
5.4.5.2. Отклик системы на кратковременное возмущение
5. 4. 5.3. Случайное возмущение
6. ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВИБРОЗАЩИТНОЙ СИСТЕМОЙ РЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ.
6.1. Введение
6.2. Волновое представление возмущений в системе экипажрельсовый путь.
6.2.1. Волновое представление возмущений в сравнении со статистическим.
6.2.2. Модели состояния для возмущений волновой структуры
6.2.2.1 Примеры моделей состояния для реальных возмущений
6.2.3. Волновое описание линейных моделей
6.2.4. Экспериментальное определение линейных моделей состояния возмущений, действующих на экипаж при его движении по рельсовому пути
6.3. Проектирование РПБ в задачах стабилизации,регулирования и слежения системы виброзащиты рельсовых экипажей
6.3.1. Класс рассматриваемых систем и возмущений.
6.3.2. Описание задач стабилизации, регулирования и слежения в системе виброзащиты рельсового экипажа.
6.3.3. Идея приспособления к возмущениям в задачах управления
6.3.4. Проектирование регуляторов, поглощающих возмущения
6.3.4.1. Полное поглощение возмущений
6.3.4.2. Поглощение возмущений в выходной переменной системы У
6.3.4.3. Реализация регулятора, поглощающего возмущения
6.3.5. Проектирование регуляторов, минимизирующих
возмущения.
6.3.5.1. Поглощение возмущений в критических переменных
состояния системы.
6.3.5.2. Косвенное поглощение возмущений
6.3.6. Проектирование регуляторов,использующих возмущения с
целю улучшения динамических качеств рельсового экипажа.
6.4. Применение теории РПВ к проблеме виброзащиты
высокоскоростного подвижного состава железных дорог
6.4.1. Новый подход к задаче о виброзащите системы подвешивания рельсового экипажа.
6.4.2. Применение теории волновых возмущений для
проектирования оптимальной системы
виброзащиты рельсового экипажа.
Выводы по диссертации
Литература


В этой области существенно были использованы фундаментальные идеи А. М.Ляпунова в области теории устойчивости движения, которые позволили В. А.Лазаряну разработать эффективные инженерные методы оценки степени устойчивости движения рельсовых экипажей. Придавая большое значение развитию прикладной теории устойчивости движения рельсовых экипажей, В. А.Лазарян. В.А. Лазаряном и его учениками была разработана методология исследования процессов взаимодействия подвижного состава и рельсового пути. При этом рельсовый экипаж и путь рассматривались как элементы единой нелинейной дискретноконтинуальной системы. Успешное решение этой проблемы было предопределено результатами исследования выдающегося ученогомеханика В. З.Власова. Результаты исследований устойчивости движения подвижного состава и его взаимодействия с железнодорожным путем были обобщены в монографиях, написанных Л. А.Длугачем и М. Л. Коротенко. В работе В. А.Лазаряна и др. ЦНИИХЗ, имеющая степеней свободы. А.М. Ляпу нова. Были построены зоны устойчивости при различных скоростях движения то же проделано для упрощенных расчетных схем. Оказывается, что выбор расчетной схемы существенно влечет на результаты исследования устойчивости движения. В статье Лазаряна В. А., Ушкалова В. Ф. рассматриваются собственные изгибные колебания надрессорного строения четырехосного полувагона. Кузов полувагона представлен в виде механической системы с степенями свободы. Жесткость при изгибе кузова в вертикальной плоскости определяется на основании экспериментальных данных, при изгибе в горизонтальной плоскости с помощью моделирования. Приводятся частоты изгибных колебаний кузова в вертикальной и горизонтальной плоскости. Аналитический метод для расчета динамического вписывания локомотивов с сочлененными тележками на ЭЦВМ, описан Коротенко М. Л. и Гендельманом Л. М. в . Делается вывод, что описанный метод расчета проще графоаналитического и может быть применен для случая двух сочлененных тележек. Лазарян В. А. и др. ЦНИИХЗ. Расчетная схема вагона представляет собой автономную неконсервативную механическую системы с диссипацией, имеющую степеней свободы. Рассмотрена система шести связанных дифференциальных уравнений, решение задачи проведено на электронной модели МНБ1. Поскольку невозмущенное движение является неустойчивым, для решения произведен сдвиг корней характеристического полинома в системе с вязким трением и в линеаризованной системе с сухим трением. По величине сдвига корней оценивается степень неустойчивости. При более высоких скоростях движения до мсек введение малых сил трения также вызывает уменьшение степени неустойчивости, но при дальнейшем их увеличении степень неустойчивости возрастает. Сделан вывод о том, что сухое и вязкое трение качественно одинаково влияет на изменение степени неустойчивости. Рассмотрены также симметричная и несимметричная характеристики сухого трения. Вынужденные колебания четырехосного вагона, движущегося по инерционному пути, рассмотрены В. А.Лазаряном и др. Изложены результаты решения на АВМ задачи о вынужденных колебаниях четырехосного грузового вагона, движущегося по инерционному пути, имеющему симметричные неровности на обеих рельсовых нитях, получены зависимости сил в рессорных комплектах, взаимодействие в основании от величины приведенной массы основания, длины и глубины неровностей, наличие в пути несовершенств в виде белого шума и неравножесткости. Лазарян и др. А.М. Ляпунова при нелинейных силах псевдоскольжения. Возмущения в этом случае должны быть достаточно малыми. Для суждения о малости перемещений в конкретных системах рассматриваются железнодорожные экипажи при нелинейных силах псевдоскольжения. Для систем линеаризированные уравнения которых устойчивы, показано, что при возмущениях, допускаемых связями, возможно использование первого приближения А. М.Ляпунова. Из других научных направлений В. А.Лазаряна можно указать на исследования случайных процессов в дискретномассовых системах применительно к проблеме взаимодействия пути и подвижного состава.