博士学位论文高速铁道车辆半主动悬挂系统动力学建模优化与仿真分析Modeling,OptimalDesignandSimulationAnalysisofSemi-ActiveSuspensionSystemforHigh-SpeedRailwayVehicle作者：廖英英导师：刘金喜北京交通大学2012年4月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中图分类号：130.202；130.205学校代码：10004UDC：629.4密级：公开北京交通大学博士学位论文高速铁道车辆半主动悬挂系统动力学建模优化与仿真分析Modeling,OptimalDesignandSimulationAnalysisofSemi-ActiveSuspensionSystemforHigh-SpeedRailwayVehicle作者姓名：廖英英学号：08115252导师姓名：刘金喜职称：教授学位类别：工学学位级别：博士学科专业：固体力学研究方向：非线性动力学与控制北京交通大学2012年4月i致谢本论文的工作是在我尊敬的导师刘金喜教授的悉心指导下完成的，从论文的选题、方案的论证到论文的审阅，刘老师都付出了大量的心血。导师严谨的治学态度、深厚的理论基础和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。刘金喜教授无论在生活上还是学习上也都给予了我无微不至的关怀和帮助，我将永远铭记于心，并在此表示深深地感谢！在论文完成过程中，得到了杨绍普教授和汪越胜教授的大量帮助与指导，在此向他们表示诚挚的感谢！感谢陈恩利教授、李浩玉教授、李韶华副教授、潘存治教授和徐步青副教授多年来在学习和生活上对我的关心和帮助！在实验室工作及撰写论文期间，马新娜、赵志宏、赵星、孔艳平，张乐乐等师兄弟们在学习和生活上也都给予了我很多关心和帮助，在此一并表示衷心的感谢！感谢我的父母和家人，多年来他们为我的成长和进步付出了大量的心血和无私的关爱，他们对我学习工作的鼓励和支持是我完成学业的坚实基础。特别感谢我的爱人刘永强先生，多年来在学习工作中的默默支持给我极大的鼓舞，他为我论文的撰写工作提供了许多宝贵的建议，本论文的完成浸透了他的艰辛和奉献。最后，感谢在百忙中抽出时间对本论文进行评阅和评议的各位专家和学者！iii中文摘要中文摘要摘要：随着国内外高速铁路技术的发展，国内旅客列车的运行速度不断提高，既有线提速客车时速已超过200km/h，新建高速铁路列车车速已达到300km/h以上。随着列车速度的提高，轮/轨间作用不断加剧，车辆运动稳定性、运行平稳性以及安全性能受到了严重威胁。如何在高速运行环境下有效抑制车体振动，减小蛇行运动幅值，提高乘客的乘坐舒适性能，增加安全裕量是一项重要的研究内容。本文以减小车体横向振动、提高非线性临界速度和增加安全裕量为目的，从高速铁道车辆建模、悬挂系统优化、磁流变阻尼器建模与半主动控制角度，全面分析了基于磁流变阻尼器的半主动控制系统对高速运行状况下的车辆动力学性能的影响情况。主要研究内容如下：(1)为了找到最佳的悬挂匹配关系以同时保证铁道车辆的运动稳定性、运行平稳性和曲线通过性能，首先采用ADAMS-Matlab联合设计的方法建立高速铁道车辆悬挂系统参数化模型，然后采用多目标遗传算法对悬挂系统进行优化，采用平均值筛选法和容差设计方法在多组Pareto解中找出最优悬挂参数，使优化后的悬挂系统在保证车辆具有良好运行平稳性的同时，显著提高模型的运动稳定性和曲线通过性能。(2)在获得磁流变阻尼器力学试验数据的基础上，采用遗传算法和非线性无约束最优算法成功地对磁流变阻尼器Bouc-Wen模型进行了参数识别，并对识别结果进行了泛化性检验。针对力学模型模拟磁流变阻尼器逆向特性困难这一问题，采用BP神经网络技术模拟磁流变阻尼器运行状态与所需电流强度之间的非线性映射关系，并采用遗传算法优化了逆向神经网络模型的权值和阈值。最后将磁流变阻尼器正向、逆向模型成功应用于1/4车半主动悬挂系统中，取得了很好的控制效果。(3)针对半主动开-