Разработка методики проверки целесообразности проектирования активной системы подвешивания транспортных экипажей

Autor: Erhovа, Nina, Bondarenko, Iryna, Shibko, Oxana, Velmagina, Natalia
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 3, № 7 (93) (2018): Applied mechanics; 53-63
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 3, № 7 (93) (2018): Прикладная механика; 53-63
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 3, № 7 (93) (2018): Прикладна механіка; 53-63
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: We have proposed techniques using which made it possible to solve a nonlinear algebraic Riccati equation for dynamic systems with degrees of freedom. A constraint was imposed on the structure of a designed railroad carriage. We employed, as an analogue, a symmetrical carriage whose suspension system contains elastic-dissipative links with linear characteristics. This allowed us to devise a procedure for designing a suspension system for a railroad carriage. The criterion when choosing the weight coefficients of quality was the requirement to ensure comfortable conditions for passengers and a locomotive crew. Therefore, the system must experience an oscillatory process with small amplitudes; the frequency of natural oscillations of the body should not exceed 2 Hz. We have performed decomposition of the dynamic programming method for continuous stochastic systems, which made it possible to develop a procedure for a phased suspension system design. The procedure is suitable for use when designing suspensions for carriages running at regular and high-speed speed. The first stage implies designing a passive suspension system. The second stage involves a validation of the feasibility of designing devices to control parameters of the elastic-dissipative links in a suspension system of transport carriages using the optimal Kalman-Bucy filters. The modeling proved that control over parameters of elastic-dissipative links improves the dynamics of transport carriages. Damping control alone could reduce the body's center of mass acceleration by more than two times and hence decrease dynamic loads in the system. The Kalman-Bucy algorithm makes it possible to obtain optimal parameters of the elastic-dissipative links in a suspension system in complex dynamic systems. The procedure could be used independently and as part of the technique for a phased design of the suspension system. The procedure was demonstrated using test examples. The procedure is implemented in the simulation system. Control over parameters of the elastic-dissipative links in a suspension system of transport carriages would make it possible, first, to create comfortable working conditions for a locomotive crew and passengers, second, to improve operation reliability and motion safety of rolling stock by reducing dynamic loads.
Запропоновано технічні прийоми, за допомогою яких вдалося вирішити нелінійне рівняння алгебри Ріккаті для динамічних систем з ступенями свободи. Введено обмеження на структуру проектованого залізничного екіпажу. Як аналог взято симетричний екіпаж, в системі підвішування якого встановлені пружно-дисипативні зв'язки з лінійними характеристиками. Це дозволило розробити методику проектування системи підвішування залізничного екіпажу. Критерієм при виборі вагових коефіцієнтів якості було прийнято вимогу забезпечення комфортних умов пасажирам і локомотивної бригаді. Тому в системі повинен спостерігатися коливальний процес з малими амплітудами і частота власних коливань кузова не повинна перевищувати 2 Гц. Виконано декомпозицію методу динамічного програмування для безперервних стохастичних систем, що дозволило розробити методологію поетапного проектування системи підвішування. Методика придатна для використання при проектуванні підвіски екіпажів звичайного і високошвидкісного руху. На першому етапі проектується пасивна система підвішування. Другий етап передбачає перевірку доцільності розробки пристроїв управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування транспортних екіпажів за допомогою оптимальних фільтрів Калмана-Бьюсі. Шляхом моделювання доведено, що управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків покращує динаміку транспортних екіпажів. Тільки управління демпфуванням більш ніж в два рази може зменшити прискорення центру мас кузова і, отже, зменшити динамічні навантаження в системі. Алгоритм Калмана-Бьюсі дозволяє отримувати оптимальні параметри пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування складних динамічних систем. Методику можна використовувати самостійно і в складі методики поетапного проектування системи підвішування. Ілюстрація методики виконана на тестових прикладах. Методика реалізована в системі моделювання. Управління параметрами пружно-дисипативних зв'язків системи підвішування транспортних екіпажів дозволить, по-перше, створити комфортні умови роботи локомотивної бригади і пасажирам, по-друге, підвищити надійність роботи і безпеку руху рухомого складу за рахунок зменшення динамічних навантажень
Предложены технические приемы, с помощью которых удалось решить нелинейное алгебраическое уравнение Риккати для динамических систем с степенями свободы. Введено ограничение на структуру проектируемого железнодорожного экипажа. В качестве аналога взят симметричный экипаж, в системе подвешивания которого установлены упруго-диссипативные связи с линейными характеристиками. Это позволило разработать методику проектирования системы подвешивания железнодорожного экипажа. Критерием при выборе весовых коэффициентов качества принято требование обеспечения комфортных условий пассажирам и локомотивной бригаде. Поэтому в системе должен наблюдаться колебательный процесс с малыми амплитудами и частота собственных колебаний кузова не должна превышать 2 Гц. Выполнена декомпозиция метода динамического программирования для непрерывных стохастических систем, что позволило разработать методологию поэтапного проектирования системы подвешивания. Методика пригодна для использования при проектировании подвески экипажей обычного и высокоскоростного движения. На первом этапе проектируется пассивная система подвешивания. Второй этап предусматривает проверку целесообразности разработки устройств управления параметрами упруго-диссипативных связей системы подвешивания транспортных экипажей с помощью оптимальных фильтров Калмана-Бьюси. Путем моделирования доказано, что управление параметрами упруго-диссипативных связей улучшает динамику транспортных экипажей. Только управление демпфированием более чем в два раза может уменьшить ускорения центра масс кузова и, следовательно, уменьшить динамические нагрузки в системе. Алгоритм Калмана-Бьюси позволяет получать оптимальные параметры упруго-диссипативных связей системы подвешивания сложных динамических систем. Методику можно использовать самостоятельно и в составе методики поэтапного проектирования системы подвешивания. Иллюстрация методики выполнена на тестовых примерах. Методика реализована в системе моделирования. Управление параметрами упруго-диссипативных связей системы подвешивания транспортных экипажей позволит, во-первых, создать комфортные условия работы локомотивной бригаде и пассажирам, во-вторых, повысить надежность работы и безопасность движения подвижного состава за счет уменьшения динамических нагрузок
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: