[发明专利]一种基于抗蛇行减振器控制车体异常抖动装置及控制方法

权利要求书

1.一种控制车体异常抖动控制方法，该控制方法由一种基于抗蛇行减振系统控制车体异常抖动装置实施，所述控制车体异常抖动装置包括：车体(1)和车体前后端的转向架(2)，以及，

主动控制处理器(3)；

加速度传感系统，设置在车体(1)上，该加速度传感系统与主动控制处理器(3)电性连接；

抗蛇行减振系统，包括抗蛇行减振器，该抗蛇行减振系统分别设置在车体(1)前后端两侧与转向架(2)之间，并与主动控制处理器(3)电性连接

所述控制方法包括如下步骤：

步骤一，主动控制处理器(3)通过加速度传感系统实时采集左边梁中部、右边梁中部及枕梁三处的横向和垂向的六个振动加速度a_{L_Z}(t)、a_{L_Y}(t)、a_{R_Z}(t)、a_{R_Y}(t)、a_{B_Z}(t)、a_{B_Y}(t)，以及车体(1)前后端两侧的四处抗蛇行减振器载荷F_{ksx_FL}(t)、F_{ksx_FR}(t)、F_{ksx_RL}(t)、F_{ksx_RR}(t)，Z和Y分别表示车体的垂向和横向，L、R代表左、右边梁测点，B代表枕梁修正加速度测点；ksx代表抗蛇行减振器，FL代表前转向架左侧，FR代表前转向架右侧，RL代表后转向架左侧，RR代表后转向架右侧，t表示时间，采样频率为fs，要求在100Hz及以上；

步骤二，在步骤一的基础上，主动控制处理器(3)将步骤一得到的实时数据处理并记录，然后根据主动控制处理器(3)内预先设置的判断逻辑判定车体(1)是否发生异常抖动现象，具体处理和判断流程为：

数据预处理：

每0.5s主动控制处理器进行1次数据处理，处理t-1时刻至t时刻之间长度为1s的加速度数据，即数据处理窗的大小为1s，窗的滑移为0.5s，定义该加速度数据为a_{L_Z}(n)、a_{L_Y}(n)、a_{R_Z}(n)、a_{R_Y}(n)、a_{B_Z}(n)、a_{B_Y}(n)，由于数据长度为1s，n值即为采样频率值，

利用带通滤波器对加速度数据a_{L_Z}(n)、a_{L_Y}(n)、a_{R_Z}(n)、a_{R_Y}(n)、a_{B_Z}(n)、a_{B_Y}(n)进行5～12Hz带通滤波，得到滤波后的加速度数据为a_{L_Z_bp}(n)、a_{L_Y_bp}(n)、a_{R_Z_bp}(n)、a_{R_Y_bp}(n)、a_{B_Z_bp}(n)、a_{B_Y_bp}(n)；

相位关系判定：

以a_{L_Z_bp}(n)、a_{R_Z_bp}(n)为分析对象，计算车体左、右边梁垂向加速度平均斜率k_Z，

即：

同理以a_{L_Y_bp}(n)、a_{R_Y_bp}(n)为分析对象，计算车体左、右边梁横向加速度平均斜率k_Y，即：

满足k_Z0、k_Y0时，则判定左、右边梁垂向振动反相位，横向振动同相位，停止判定，等待下一次0.5s判定；

阈值判定：

当满足相位判定k_Z0、k_Y0，再进行阈值判定，分别对a_{L_Z_bp}(n)、a_{R_Z_bp}(n)、a_{L_Y_bp}(n)、a_{R_Y_bp}(n)、a_{B_Z_bp}(n)、a_{B_Y_bp}(n)进行峰谷值提取，然后对提取后的峰谷值取绝对值，计算峰谷值的绝对值的平均值，分别表示为a_{L_Z_bp_mean_peak}、a_{L_Y_bp_mean_peak}、a_{R_Z_bp_mean_peak}、a_{R_Y_bp_mean_peak}、a_{B_Z_bp_mean_peak}、a_{B_Y_bp_mean_peak},如果同时满足如下六条判据，则判定车体发生异常抖动，否则停止处理，等待下一个0.5s进行数据处理，判据如下：

当判定车体发生异常抖动时，通过主动控制处理器(3)对抗蛇行减振器(6)发出主动控制载荷信号，

主动控制载荷信号确定过程为：提取t-1时刻至t时刻之间长度为1s的四处抗蛇行减振器载荷F_{ksx_FL}(n)、F_{ksx_FR}(n)、F_{ksx_RL}(n)、F_{ksx_RR}(n)，

通过频域FFT分析获取四处抗蛇行减振器载荷主频f_{ksx_FL}、f_{ksx_FR}、f_{ksx_RL}、f_{ksx_RR}，通过获得的四个载荷主频f_{ksx_FL}、f_{ksx_FR}、f_{ksx_RL}、f_{ksx_RR}获得抗蛇行减振器载荷主频的平均值f_ksx，由于车体发生异常抖动时，前、后转向架(2)蛇行运动反相位，为了抑制车体异常抖动，需要控制前、后转向架的蛇行运动为同相位，这需要使前转向架左、右抗蛇行减振器载荷均滞后90度，后转向架左、右抗蛇行减振器载荷均提前90度，具体操作为：

求取滞后和提前时间τ，τ＝(1/f_ksx)×0.25s，则向抗蛇行减振器(6)发出的主动控制载荷信号为F_{ksx_FL}(t+τ)、F_{ksx_FR}(t+τ)、F_{ksx_RL}(t-τ)、F_{ksx_RR}(t-τ)；

步骤三，将步骤二发出的主动控制载荷信号分别发送至车体(1)前后端两侧的抗蛇行减振器(6)，使前端转向架(2)左、右抗蛇行减振器(6)的载荷分别比原有载荷滞后90度相位，使后端转向架(2)左、右抗蛇行减振器(6)的载荷分别比原有载荷提前90度相位，载荷幅值保持原有幅值，实现前后转向架同相位、同频率、同幅值蛇行运动；

步骤四，在步骤三发出主动控制载荷信号后，主动控制处理器仍然按照原有每隔0.5s进行判定，若仍然判定车体异常抖动，则持续发出上一时刻获得的主动控制载荷信号F_{ksx_FL}(t+τ)、F_{ksx_FR}(t+τ)、F_{ksx_RL}(t-τ)、F_{ksx_RR}(t-τ)，若判定车体没有发生异常抖动，则停止向抗蛇行减振器发出主动控制载荷信号，抗蛇行减振器恢复减振器原有特性，被动减振，并将发出的主动控制载荷信号清除，待下次存储，由此周而复始的进行车体异常抖动的监测和控制。