面向悬挂结构优化的高速列车代理模型的研究
发布时间：2023-02-27 18:37
随着我国高速铁路和高速列车的迅速发展,对列车的动力学性能要求也随之提高。当前的列车动力学性能优化已经转化为复杂非线性的多目标优化问题,相比于传统的列车动力学建立的复杂物理模型和传统单一化目标优化,代理模型更适合当前的多目标优化要求。因此,本文建立了列车悬挂设计参数与动力学性能指标之间相关的代理模型,将列车性能评价方法作为约束条件,在代理模型的基础上通过NSGA-Ⅱ遗传算法对列车的悬挂参数进行pareto多目标优化,进而解决当前复杂非线性的多目标优化问题。首先,以某型动车组作为本文研究对象,基于SIMPACK动力学分析软件建立列车的单车动力学模型,并对模型进行验证。对车辆动力学模型添加轨道激励和线路条件,采集仿真数据并对车辆的动力学性能指标进行计算。通过所建的列车动力学模型来改变一系横向减振器、一系垂向减振器和二系横向减振器的刚度和阻尼,分别分析了这三种减振器对单车动力学性能的影响,进一步确定设计参数的研究范围,为接下来代理模型的建立提供样本数据。其次,选取最优拉丁超立方的试验设计方法对样本数据进行试验设计,并采用径向基神经网络算法来建立列车悬挂结构参数与动力学性能指标之间数学关系的代理...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 高速铁路和高速列车的发展
1.1.2 高速列车动力学性能研究的重要性
1.1.3 复杂机电系统应用代理模型的重要性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高速列车动力学性能研究现状
1.2.2 代理模型应用技术研究现状
1.3 主要研究内容和技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
2 高速列车动力学模型的建立与验证
2.1 多体动力学基本理论
2.1.1 运动方程的建立
2.1.2 第二拉格朗日方程
2.1.3 牛顿—欧拉方程
2.2 车辆转向架结构
2.2.1 一系悬挂装置
2.2.2 二系悬挂装置
2.2.3 转向架构架
2.3 车辆动力学模型的建立
2.3.1 动力学建模基本假设
2.3.2 列车动力学模型建立
2.3.3 线路条件
2.3.4 轨道谱
2.4 车辆动力学模型的验证与分析
2.5 本章小结
3 悬挂结构参数对车辆动力学性能的影响
3.1 车辆动力学性能指标及计算方法
3.1.1 车辆蛇形运动稳定性
3.1.2 车辆运行平稳性
3.1.3 车辆运行安全性
3.2 悬挂结构参数对车辆动力学性能的影响分析
3.2.1 一系横向刚度对车辆动力学性能的影响
3.2.2 一系垂向刚度对车辆动力学性能的影响
3.2.3 二系横向刚度对车辆动力学性能的影响
3.2.4 一系横向阻尼对车辆动力学性能的影响
3.2.5 一系垂向阻尼对车辆动力学性能的影响
3.2.6 二系横向阻尼对车辆动力学性能的影响
3.3 本章小结
4 高速列车代理模型的建立与精度分析
4.1 代理模型概述
4.2 试验设计方法的选择
4.3 代理模型的函数构造方法
4.3.1 径向基神经网络法
4.3.2 多项式响应面法
4.3.3 Kriging函数法
4.4 高速列车代理模型的建立
4.4.1 设计变量的选取
4.4.2 目标函数的建立
4.4.3 高速列车代理模型的近似拟合
4.5 高速列车代理模型的精度分析
4.6 本章小结
5 基于代理模型对高速列车悬挂参数的多目标优化
5.1 Pareto多目标优化
5.1.1 解的占优关系
5.1.2 Pareto最优解集和Pareto前沿
5.1.3 非归一化方法
5.2 多目标优化算法的比较与选择
5.2.1 NCGA算法
5.2.2 NSGA-Ⅱ算法
5.3 高速列车动力学性能指标的多目标优化
5.4 Pareto多目标优化结果分析
5.5 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
本文编号：3751241
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 高速铁路和高速列车的发展
1.1.2 高速列车动力学性能研究的重要性
1.1.3 复杂机电系统应用代理模型的重要性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高速列车动力学性能研究现状
1.2.2 代理模型应用技术研究现状
1.3 主要研究内容和技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
2 高速列车动力学模型的建立与验证
2.1 多体动力学基本理论
2.1.1 运动方程的建立
2.1.2 第二拉格朗日方程
2.1.3 牛顿—欧拉方程
2.2 车辆转向架结构
2.2.1 一系悬挂装置
2.2.2 二系悬挂装置
2.2.3 转向架构架
2.3 车辆动力学模型的建立
2.3.1 动力学建模基本假设
2.3.2 列车动力学模型建立
2.3.3 线路条件
2.3.4 轨道谱
2.4 车辆动力学模型的验证与分析
2.5 本章小结
3 悬挂结构参数对车辆动力学性能的影响
3.1 车辆动力学性能指标及计算方法
3.1.1 车辆蛇形运动稳定性
3.1.2 车辆运行平稳性
3.1.3 车辆运行安全性
3.2 悬挂结构参数对车辆动力学性能的影响分析
3.2.1 一系横向刚度对车辆动力学性能的影响
3.2.2 一系垂向刚度对车辆动力学性能的影响
3.2.3 二系横向刚度对车辆动力学性能的影响
3.2.4 一系横向阻尼对车辆动力学性能的影响
3.2.5 一系垂向阻尼对车辆动力学性能的影响
3.2.6 二系横向阻尼对车辆动力学性能的影响
3.3 本章小结
4 高速列车代理模型的建立与精度分析
4.1 代理模型概述
4.2 试验设计方法的选择
4.3 代理模型的函数构造方法
4.3.1 径向基神经网络法
4.3.2 多项式响应面法
4.3.3 Kriging函数法
4.4 高速列车代理模型的建立
4.4.1 设计变量的选取
4.4.2 目标函数的建立
4.4.3 高速列车代理模型的近似拟合
4.5 高速列车代理模型的精度分析
4.6 本章小结
5 基于代理模型对高速列车悬挂参数的多目标优化
5.1 Pareto多目标优化
5.1.1 解的占优关系
5.1.2 Pareto最优解集和Pareto前沿
5.1.3 非归一化方法
5.2 多目标优化算法的比较与选择
5.2.1 NCGA算法
5.2.2 NSGA-Ⅱ算法
5.3 高速列车动力学性能指标的多目标优化
5.4 Pareto多目标优化结果分析
5.5 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
本文编号：3751241
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3751241.html
