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作者：李文昊;李德仓;赵传徽;闫荣佳;贾若谷;
单位：兰州交通大学机电技术研究所;甘肃省物流及运输装备信息化工程技术研究中心;甘肃省物流与运输装备行业技术中心;
摘要：随着我国高速列车轻量化设计以及运行速度的逐渐提高，强风环境导致高速列车车体横向振动愈加严重。高速列车在强风作用下的横向振动控制是一个耦合性强且高度非线性的过程，对车辆悬架系统振动控制的要求也变得越来越高。据此建立在不稳态气动载荷和轨道激励作用下的车辆动力学模型，根据Cooper理论和叠加原理获得强风下的不稳态气动载荷，并分析在气动载荷作用下的高速列车横向振动特性；进一步建立基于二系主动悬挂系统的高速列车车体横向1/4车辆动力学模型，提出基于模型预测控制(MPC)的主动控制方法，以实现对轨道和气动载荷激励下车体侧向振动的主动控制；针对模型预测控制(MPC)在解决高速列车横向控制过程中偏差过大、计算时间长的问题，提出一种基于粒子群(PSO)算法的高速列车横向振动模型预测控制方法，并利用粒子群算法对模型预测控制的控制步长n和预测步长p进行优化，提高MPC的控制精度，减少控制器的迭代次数。利用MATLAB/Simulink软件建立高速列车动力学模型进行仿真验证，仿真结果表明：相较于被动控制和MPC控制，基于PSO算法优化后的MPC控制器能将车体横向振动加速度的RMS降低约13%,对抑制高速列车车体横向振动有显著效果，增强了列车在横风条件下的运行稳定性、行驶舒适性和安全性。
关键词：高速列车;;横风激励;;主动悬架;;横向振动;;模型预测控制;;粒子群算法优化
基金资助：国家自然科学基金项目(72061021)
