【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车辆调簧，具体而言，涉及一种基于城轨车辆调簧的控制方法及控制系统。
技术介绍
1、随着我国轨道交通事业的大力发展，铁道机车及动车车辆的生产规模也日趋扩大。轮重偏差和轴重偏差作为检验机车质量的关键指标，直接关系着机车的动力学性能和运行品质，而城轨车辆整车的称重试验、轮重减载试验是整车研发中不可或缺的环节，对车辆性能的探究、检验有着关键作用。
2、目前，通过控制二系支撑力，就能够有效地均衡轮重以及轴重，从而极大改善车辆的牵引性能、制动性能以及行车安全等。但是，现有技术中称重数据不能完全正确反映车体载荷分布情况，对应的加垫量也就很不准确；一个位置需要加垫，相应地其他位置也可能需要加垫，对人工经验的依赖非常大，进而导致调簧效率低下。因此，如何提供一种基于城轨车辆调簧的控制方法以提高城轨车辆的称重效率，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种基于城轨车辆调簧的控制方法及控制系统，通过建立目标车辆的二系支撑点模型，以对二系弹簧进行载荷检测和加垫调整，实现了智能化和自动化调簧，摆脱了对操作人员经验的依赖，缩短了调簧操作时间，提高了调簧效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于城轨车辆调簧的控制方法，包括：
3、s1：建立目标车辆的二系支撑点模型；
4、s2：根据各一系弹簧受力与弹簧高度的关系，微分得到各二系支撑点受力与弹簧加垫高度的关系；
5、s3：控制二系支撑点受力的方差值均为最小值，优
6、本专利技术提出的一种基于城轨车辆调簧的控制方法，通过建立目标车辆的二系支撑点模型，然后得到各二系支撑点受力与弹簧加垫高度的关系，进一步地优化得到各二系支撑点添加垫片的数量，该调簧算法实现了智能化和自动化调簧，摆脱了对操作人员经验的依赖，缩短了调簧操作时间，提高了调簧效率。二系支撑点受力分布不均衡和一系支撑点受力分布不均衡是同时存在的，二系支撑点受力的不均衡分布是造成整车轮重或轴重超标的一个主要原因，通过建立目标车辆的二系支撑点模型，以对二系弹簧进行载荷检测和加垫调整，进而高效地调整轮重或轴重分布以保障车辆的运行品质。
7、通过模拟退火算法的运算，控制二系支撑点受力的方差值均为最小值，优化得到各二系支撑点添加垫片的数量，本专利技术设计基于模拟退火算法的调簧算法，相比较遗传算法存在的早熟收敛和次优解的缺陷，模拟退火算法的概率突跳特性保证了对最优解的搜索；并且对于城轨车辆整车调簧的问题，亦不存在因规模设置过大造成的难收敛的问题。
8、本专利技术巧妙地将调簧算法应用到各轮的调簧量集合求解中，并通过称台伺服控制的独立举升功能和系统质量自动均衡检测功能，实现了智能化和自动化调簧。通过改变一系和二系弹簧的静压缩量，以调整各一系和二系各支撑点的载荷，使一系和二系的载荷分布趋于最均匀化。而对机车进行调簧的前提则是找到一系和二系载荷分布的规律和调簧的最优目标，即需对机车一系和二系的受力情况进行分析。上述任一技术方案中，s3采用模拟退火算法模型进行优化，具体包括：
9、s31：初始化设置，确定初始温度和初始值，以及每个温度下的迭代次数；
10、s32：metropolis抽样，判断新解的目标函数是否优于当前解的目标函数；
11、s33：冷却，按降温速率函数进行降温，若温度小于结束温度，则停止迭代输出当前解，该当前解即为最优解。
12、在模拟退火算法模型中，首先进行初始化设置，即加温步骤，初始化设置是基于模拟退火算法设计中关键的一步，初始温度的选择是影响算法优化结果的关键环节，它随算法的迭代而逐步下降，同时也对模拟退火算法的搜索范围进行了限制，因此需选取初始温度且保证初始温度足够大；此外，还需随机任取初始解，并且确定每个温度下的迭代次数。其次进行metropolis抽样，即等温步骤，用于判断新解的目标函数是否优于当前解的目标函数，metropolis准则是模拟退火算法搜索到全局最优解的关键，其以一定的概率接受劣解，避免陷于局部最优，能最大概率地获得最优加垫量。最后进行冷却，即降温步骤，设定终止温度，按降温速率函数进行降温，在降温的同时，模拟退火算法接受劣解的概率也在降低；若温度小于结束温度，则停止迭代输出当前解，该当前解即为最优解。
13、上述任一技术方案中，metropolis抽样包括：新解为x'，当前解为x，判断f（x'）-f（x）是否小于0；
14、若是，即新解的优化程度高于当前解，则接受新解为当前解；若否，即新解的优化程度不高于当前解，则将模拟退火算法模型接受新解的概率值与rand（0，1）的值进行比较，若概率大于rand（0，1），则接受新解，否则仍保留当前解为最优解；
15、其中，f（x）为当前解的目标函数，f（x'）为新解的目标函数。
16、判断新解的优化程度是否高于当前解，通过进行抽样以得到新解，将新解与当前解代入目标函数然后进行比较，进而求得全局优化解，此过程中不断进行迭代。当新解的优化程度高于当前解时，需进一步地将模拟退火算法模型接受新解的概率值与rand（0，1）的值进行比较，最终完成最优解的搜索。metropolis准则指模拟退火算法接受新解的概率，其中，f（x）表示为当前的一组加垫量值对应的二系支撑点受力的方差值之和，f（x'）表示为新的一组加垫量值对应的二系支撑点受力的方差值之和；metropolis准则是模拟退火算法搜索到全局最优解的关键，其以一定的概率接受劣解，避免陷于局部最优，能最大概率地获得最优加垫量。
17、上述任一技术方案中，模拟退火算法模型接受新解的概率值为：
18、 ；
19、其中，x为当前解，x'为新解，f（x）为当前解的目标函数，f（x'）为新解的目标函数，t为温度。
20、模拟退火算法具有广泛的适用性，能以较大概率求得全局优化解，具有较强的鲁棒性、全局收敛性，用来搜索车体调簧模型的最优解较为方便。建立基于模拟退火算法的调簧寻优算法，能量函数即为调簧模型的目标函数，设定合适的初始温度，降温函数、迭代次数及终止条件，即可进行高效的调簧寻优搜索。在模拟退火算法模型接受新解的概率值的计算中，x为当前解，x'为新解，f（x）为目标函数值，即能量，t为温度。
21、上述任一技术方案中，在s31中，确定初始温度和初始值之后，还需设置弹簧加垫量的范围为0mm-10mm。
22、通过设置弹簧的最小加垫量为0mm，最大加垫量为10mm，以此确定该优化模型的约束条件，xi（i=1，2，3，4，5，6，7，8）的取值范围表示为约束条件；目标函数为关于决策变量xi的二次函数，约束条件是二次规划问题。
23、上述任一技术方案中，在s1中，将八个一系弹簧上由悬挂系统所支撑的部分视为整体，并简化为称重调簧的经典力学模型，根据静力学平衡方程、力矩平衡方程和几何变形协调条件，列出如下方程式：
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【技术保护点】
1.一种基于城轨车辆调簧的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S3采用模拟退火算法模型进行优化，具体包括：
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述Metropolis抽样包括：新解为x'，当前解为x，判断f（x'）-f（x）是否小于0；
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述模拟退火算法模型接受新解的概率值为：
5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在S31中，确定所述初始温度和所述初始值之后，还需设置弹簧加垫量的范围为0mm-10mm。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在S1中，将八个所述一系弹簧上由悬挂系统所支撑的部分视为整体，并简化为称重调簧的经典力学模型，根据静力学平衡方程、力矩平衡方程和几何变形协调条件，列出如下方程式：
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在S2中，根据胡克定律将所述方程式转换成矩阵形式，进一步得到各所述一系弹簧受力Fj与所述一系弹簧的高度hi的函数关系式为：
8.根据权
9.一种基于城轨车辆调簧的控制系统，使用如权利要求1至8中任一项所述的控制方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于城轨车辆调簧的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述s3采用模拟退火算法模型进行优化，具体包括：
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述metropolis抽样包括：新解为x'，当前解为x，判断f（x'）-f（x）是否小于0；
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述模拟退火算法模型接受新解的概率值为：
5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在s31中，确定所述初始温度和所述初始值之后，还需设置弹簧加垫量的范围为0mm-10mm。
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈航，苏枫，吴公伟，李群，赵文康，龙环，
申请(专利权)人：中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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