6、列车车厢高度调节与外骨骼机器人虚拟模型控制研究

列车车厢高度调节与外骨骼机器人虚拟模型控制研究

列车车厢液压高度调节系统

自由阶段

当列车运行时，进入自由阶段。在此阶段，电机 1 以及电磁阀 4、5、7、9 均不工作。油液通过管道和梭阀 12 在油缸的各腔室之间自由流动。

功能验证

数学模型

• 下拉阶段 ：下拉车厢所需的力 F 由公式 (F = 4h_1k) 定义，其中 (h_1) 是行程，k 是二次悬挂的刚度。F 完全由四个液压执行器提供，每个执行器输出的力 (F_1) 为 (F_1 = \frac{1}{4}F = p_2A_2 - p_1A_1)，其中 (p_1) 是盲端腔的压力，(A_1) 是盲端腔的有效面积；(p_2) 是杆端腔的压力，(A_2) 是杆端腔的有效面积。执行器的理论速度 (v_1) 为 (v_1 = \frac{nq}{4A_2})，这里 n 是电机的速度，q 是泵的排量，且忽略所有泄漏。
• 释放阶段 ：盲端腔和油箱中的压力近似为零，杆端腔的压力 (p_2) 由 (p_2 = \frac{kh_2}{A_2}) 确定，其中 (h_2) 是高度调节系统应补偿的实际行程。当 (h_2) 较小时，限速阀 10 不工作，释放速度 (v_{2s}) 主要取决于回油管的阻力，公式为 (v_{2s} = \frac{q_2}{2A_2} = \frac{\pi d^4}{256\mu lA_2}p_2)，其中 d 是管道的直径。当 (h_2) 较大时，释放速度受到限制，受限释放速度 (v_{2l}) 为 (v_{2l} = \frac{q_l}{2A_2})