JPH06107173A - Vibration-controller of rolling stock - Google Patents

Vibration-controller of rolling stock

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JPH06107173A
JPH06107173A JP4285593A JP28559392A JPH06107173A JP H06107173 A JPH06107173 A JP H06107173A JP 4285593 A JP4285593 A JP 4285593A JP 28559392 A JP28559392 A JP 28559392A JP H06107173 A JPH06107173 A JP H06107173A
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JP
Japan
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vibration
control
controller
car body
centrifugal acceleration
Prior art date
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Application number
JP4285593A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Hirata
都史彰 平田
Tomoshi Koizumi
智志 小泉
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP4285593A priority Critical patent/JPH06107173A/en
Publication of JPH06107173A publication Critical patent/JPH06107173A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a vibration-controller of rolling stock suited to control over a vibration being produced in a car body. CONSTITUTION:Using a double-acting type pneumatic cylinder 21 as a fluid actuator set up in space between a car body 1 and a truck 2, four proportional flow control valves 22 to 25 driving this cylinder 21, a longitudinal accelerometer 13 as a detector gage detecting a vibration in the car body, a displacement gage 27 and a pressure gage 28, this vibro-controller consists of a multivariable digital controller determining the extent of control input into each control valve from output of the detector gage, having such a function as actively controlling any vibration being produced in the car body. In addition, it adds a high-pass filter 31 for reducing any effect of centrifugal acceleration to be produced in the car body at the time of curve passing, and frequency dependency is imparted to the controller, and it is formed into such a structure as checking the control input into the control valve at a low frequency area where the effect of the centrifugal acceleration is large enough. With this constitution, even in time of the curve passing, vibro-controlling performance almost equivalent to a straight-line passing time is maintainable.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両の車体に発
生する振動の抑制に適した鉄道車両の振動制御装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control device for a railway vehicle, which is suitable for suppressing the vibration generated in the vehicle body of the railway vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】鉄道車両に発生する振動を抑制する方法
としては、車体と台車の間に振動方向に合わせて流体ア
クチュエータを設置し、該車体の振動に対し逆位相の制
御力を発生させる方法、例えば、特開昭56−1775
4号の「車両の振動制御装置」等が知られている。
2. Description of the Related Art As a method of suppressing the vibration generated in a railroad vehicle, a fluid actuator is installed between a vehicle body and a bogie in accordance with the vibration direction, and a control force having an opposite phase to the vibration of the vehicle body is generated. , For example, JP-A-56-1775
No. 4 “Vehicle vibration control device” and the like are known.

【0003】一方、鉄道車両が曲線を通過する時には、
図12に示すように、車体に遠心加速度Acが加わるの
で、この影響を軽減し、振動制御能力の低下を防ぐ手段
が必要となる。
On the other hand, when a railway vehicle passes a curve,
As shown in FIG. 12, since the centrifugal acceleration Ac is applied to the vehicle body, it is necessary to provide a means for reducing this influence and preventing the vibration control capability from decreasing.

【0004】そのような鉄道車両の振動制御装置の一例
として特開昭57−11163号の「車両の振動制御装
置」がある。その例を図10、図11に示す。この装置
は、車体1と台車2の間に設置された流体アクチュエー
タ5をサーボ弁6で駆動し振動を抑制するものである。
前記サーボ弁6への制御入力は以下のようにして決定さ
れる。まず、車体1に設置された上下方向加速度計8の
出力から、積分器10、位相進み要素11、ゲイン要素
12から構成される振動制御器9を用いて振動に対する
制御入力を決定する。
An example of such a railway vehicle vibration control device is the "vehicle vibration control device" of Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-11163. Examples thereof are shown in FIGS. 10 and 11. This device suppresses vibration by driving a fluid actuator 5 installed between the vehicle body 1 and the bogie 2 with a servo valve 6.
The control input to the servo valve 6 is determined as follows. First, the control input for vibration is determined from the output of the vertical accelerometer 8 installed on the vehicle body 1 using the vibration controller 9 including the integrator 10, the phase advance element 11, and the gain element 12.

【0005】一方、車体1に設置された左右方向加速度
計13の出力から、遠心加速度に対応する周波数0.3
Hz以下の加速度成分を検出するローパスフィルタ1
5、該ローパスフィルタ15での位相遅れを補償する位
相進み要素16、ゲイン要素17から構成される遠心加
速度補償器14を用いて遠心加速度に対する制御入力を
決定する。上記のような振動制御装置を構成することに
よって、曲線通過時に発生する振動の低減を同時に行う
ことができる。
On the other hand, from the output of the lateral accelerometer 13 installed on the vehicle body 1, the frequency 0.3 corresponding to the centrifugal acceleration is obtained.
Low-pass filter 1 for detecting acceleration components below Hz
5. Determine the control input for the centrifugal acceleration by using the centrifugal acceleration compensator 14 including the phase lead element 16 for compensating the phase delay in the low pass filter 15 and the gain element 17. By configuring the vibration control device as described above, it is possible to simultaneously reduce the vibration that occurs when passing through a curve.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、従来の
振動制御装置を用いた場合でも、高速で曲線を通過する
場合や流体アクチュエータに応答の遅い空気圧アクチュ
エータを用いた場合には、図13に示すように曲線の入
口および出口で遠心加速度が残ってしまう。したがっ
て、前記振動制御器への加速度入力に遠心加速度が含ま
れてしまい、振動制御性能を低下させてしまう。
As described above, even when the conventional vibration control device is used, when a curve is passed through at a high speed or when a pneumatic actuator having a slow response is used as the fluid actuator, as shown in FIG. As shown, centrifugal acceleration remains at the entrance and exit of the curve. Therefore, the centrifugal acceleration is included in the acceleration input to the vibration controller, and the vibration control performance is deteriorated.

【0007】この発明は、上記従来技術に見られる欠点
を改善するため、曲線通過時に車体に発生する遠心加速
度の影響を軽減した鉄道車両の振動制御装置を提供する
ものである。
The present invention provides a vibration control device for a railway vehicle in which the influence of centrifugal acceleration generated on a vehicle body when passing a curve is reduced in order to improve the drawbacks found in the above-mentioned prior art.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の鉄道車両の振動制御装置は、鉄道車両の
車体と台車間に設置した流体アクチュエータ、該流体ア
クチュエータを駆動する制御弁、車体の振動を検知する
検知計、該検知計の出力から前記制御弁への制御入力を
決定する多変数ディジタル制御器から構成され、さらに
曲線通過時に車体に発生する遠心加速度の影響を軽減す
るためのハイパスフィルタを付加し、かつ前記制御器に
周波数依存性を持たせ、遠心加速度の影響の大きい低周
波数域で前記制御弁への制御入力を抑える構造とした。
In order to achieve the above object, a vibration control device for a railway vehicle according to the present invention is a fluid actuator installed between a vehicle body of a railway vehicle and a bogie, a control valve for driving the fluid actuator, and a vehicle body. And a multi-variable digital controller that determines the control input to the control valve from the output of the detector, and further reduces the influence of centrifugal acceleration generated on the vehicle body when passing a curve. A high-pass filter is added and the controller is frequency-dependent so that the control input to the control valve is suppressed in the low frequency range where the influence of centrifugal acceleration is large.

【0009】あるいは、前記鉄道車両の振動制御装置に
おいて、曲線通過時に車体に発生する遠心加速度の影響
を軽減するためのハイパスフィルタを付加し、かつ前記
制御器に周波数依存性を持たせ、遠心加速度の大きい低
周波数域では加速度制御より変位制御を優先する構造と
した。
Alternatively, in the vibration control device for a railway vehicle, a high-pass filter for reducing the influence of centrifugal acceleration generated on the vehicle body when passing through a curve is added, and the controller is provided with frequency dependence so that the centrifugal acceleration is increased. In the low frequency range, where the displacement is large, the displacement control is prioritized over the acceleration control.

【0010】[0010]

【作用】上記における周波数依存性を持つ振動制御器
は、公知の制御理論の1つであるH制御理論を応用す
ることにより、以下に示すように実現できる。振動制御
系は図7に示すようなフィードバック制御系で表現され
る。ここで、制御対象18は、鉄道車両の運動方程式や
流体アクチュエータの動特性などをモデル化したもので
ある。前記制御対象には軌道外乱Wが加えられ、車体の
振動加速度Y1および車体と台車間の相対変位Y2が検知
される。図7のフィードバック制御系において、軌道外
乱Wから振動加速度Y1、相対変位Y2および制御入力U
への伝達関数G1(s)、G2(s)およびG3(s)
(sはラプラス演算子)に注目し、次の第1式の評価を
満たすH制御器19を求める。
The above-mentioned vibration controller having frequency dependence can be realized as follows by applying the H4 control theory which is one of the known control theories. The vibration control system is represented by a feedback control system as shown in FIG. Here, the controlled object 18 is a model of the equation of motion of the railway vehicle, the dynamic characteristics of the fluid actuator, and the like. A trajectory disturbance W is applied to the controlled object, and a vibration acceleration Y 1 of the vehicle body and a relative displacement Y 2 between the vehicle body and the bogie are detected. In the feedback control system shown in FIG. 7, the vibration acceleration Y 1 , the relative displacement Y 2, and the control input U from the orbital disturbance W.
Transfer functions to G 1 (s), G 2 (s) and G 3 (s)
(S is Laplace operator) noted to obtain the H controller 19 to satisfy the evaluation of the first equation below.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】ここで、‖●‖はHノルムと呼ばれる
量で、伝達関数X(s)のHノルム‖X(s)‖
X(s)のゲイン │X(jω)│ (jは虚数単位、
ωは角周波数)の最大値を表す。よって、第1式が成り
立つとき、全ての角周波数ωにおいて第2式が成り立っ
ている。
[0012] Here, ‖ ● ‖ in an amount called H norm, H norm ‖X transfer function X (s) (s) || the gain of X (s) │X (jω) │ ( j is an imaginary unit,
ω represents the maximum value of the angular frequency). Therefore, when the first expression holds, the second expression holds for all angular frequencies ω.

【0013】第2式 │G1(jω)│<│W1(jω)│-1 │G2(jω)│<│W2(jω)│-1 │G3(jω)│<│W3(jω)│-1 [0013] The second equation │G 1 (jω) │ <│W 1 (jω) │ -1 │G 2 (jω) │ <│W 2 (jω) │ -1 │G 3 (jω) │ <│W 3 (jω) │ -1

【0014】 第2式から分かるように、伝達関数G
1(s)〜G3(s)は重み関数W1(s)〜W3(s)に
より、周波数上で整形することができる。この事実を用
いると、遠心加速度に相当する加速度の低周波成分の影
響を受けにくい振動制御器を設計できる。例えば、請求
項1に示したような振動制御器を設計するには、重み関
数W1(s)〜W3(s)を以下の第3式〜第5式のよう
に設定すればよい。
[0014] As can be seen from the second equation, the transfer function G
1(S) ~ G3(S) is a weighting function W1(S) ~ W3To (s)
Therefore, it can be shaped on the frequency. Use this fact
Of the low-frequency component of the acceleration, which is equivalent to centrifugal acceleration,
It is possible to design a vibration controller that is less susceptible to noise. For example, billing
To design the vibration controller as shown in item 1, the weight function
A few W1(S) ~ W3(S) as in the following third to fifth equations
You can set it to.

【0015】[0015]

【数2】 [Equation 2]

【0016】第4式 W2(s)=K2 Equation 4 W 2 (s) = K 2

【0017】[0017]

【数3】 [Equation 3]

【0018】図8にはW1(s)〜W3(s)のゲイン線
図を示す。このように重み関数を設定すれば振動の共振
点付近では振動加速度を低く抑える制御が働き、それよ
り低い周波数では制御入力を低く抑えて、遠心加速度に
相当する加速度の低周波数成分の影響を受けにくい振動
制御器が設計できる。また、請求項2に示したような振
動制御器を設計するには、重み関数W1(s)〜W
3(s)を以下のように設計すればよい。
FIG. 8 shows a gain diagram of W 1 (s) to W 3 (s). If the weighting function is set in this way, control that keeps the vibration acceleration low near the resonance point of vibration works, and if the frequency is lower than that, the control input is kept low and the control is affected by the low-frequency component of acceleration equivalent to centrifugal acceleration. A difficult vibration controller can be designed. Further, in order to design the vibration controller as set forth in claim 2, the weighting functions W 1 (s) to W
3 (s) may be designed as follows.

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

【0020】[0020]

【数5】 [Equation 5]

【0021】第8式 W3(s)=K3 Equation 8 W 3 (s) = K 3

【0022】図9にはW1(s)〜W3(s)のゲイン線
図を示す。このように重み関数を設定すれば、振動の共
振点付近では振動加速度を低く抑える制御が働き、それ
より低い周波数では振動変位を低く抑える制御が優先し
て働くことで、遠心加速度に相当する加速度の低周波数
成分の影響を受けにくい振動制御器が設計できる。
FIG. 9 shows a gain diagram of W 1 (s) to W 3 (s). If the weighting function is set in this way, control that keeps vibration acceleration low near the resonance point of vibration works, and control that keeps vibration displacement low at lower frequencies gives priority to acceleration equivalent to centrifugal acceleration. It is possible to design a vibration controller that is unlikely to be affected by the low frequency component of.

【0023】このようにして設計した振動制御器は、一
般に多変数かつ高次数の制御器となるが、これをディジ
タル化すれば、ソフトウェアの形でコンピュータに実装
でき、容易に制御を実行することができる。
The vibration controller thus designed is generally a multivariable and high-order controller, but if it is digitized, it can be mounted on a computer in the form of software and control can be easily executed. You can

【0024】[0024]

【実施例】【Example】

実施例1 この発明による鉄道車両の振動制御装置の実施例として
車体のヨーイングの抑制を目的とした場合の一例を図1
に示す。この実施例では、図10に示す振動制御装置に
おけるばね3の代わりに空気ばね20を使用し、流体ア
クチュエータおよび制御弁には複動形空気圧シリンダ2
1および比例流量制御弁22〜25を用いている。さら
に、検知計として左右方向加速度計13、変位計27お
よび圧力計28を用いている。
Embodiment 1 An example of a vibration control device for a railway vehicle according to the present invention intended to suppress yawing of a vehicle body is shown in FIG.
Shown in. In this embodiment, an air spring 20 is used instead of the spring 3 in the vibration control device shown in FIG. 10, and a double-acting pneumatic cylinder 2 is used as a fluid actuator and a control valve.
1 and proportional flow control valves 22 to 25 are used. Further, a lateral accelerometer 13, a displacement gauge 27 and a pressure gauge 28 are used as detectors.

【0025】これらの検知計で検知された左右方向加速
度Y1f、Y1r、車体と台車の相対変位Y2f、Y2rおよび
前記複動形空気圧シリンダ内の圧力P1f、P2f、P1r
2rはA/D変換装置29でディジタル値に変換され、
制御用コンピュータ30に入力される。この制御用コン
ピュータ30内では、まずハイパスフィルタ31を用い
て、遠心加速度の除去を行う。ハイパスフィルタには、
遮断周波数0.2Hzのバターワースフィルタを制御周
期10msecでディジタル化したものを用いた。
Lateral accelerations Y 1f and Y 1r detected by these detectors, relative displacements Y 2f and Y 2r between the vehicle body and the carriage, and pressures P 1f , P 2f and P 1r in the double-acting pneumatic cylinder,
P 2r is converted into a digital value by the A / D converter 29,
It is input to the control computer 30. In the control computer 30, the high-pass filter 31 is first used to remove the centrifugal acceleration. For the high pass filter,
A Butterworth filter with a cutoff frequency of 0.2 Hz was digitized with a control cycle of 10 msec.

【0026】次に、ヨー成分演算器32で次の第9式に
より、ヨー加速度Yy1およびヨー相対変位Yy2を求め
る。
Next, the yaw component calculator 32 calculates the yaw acceleration Y y1 and the yaw relative displacement Y y2 by the following equation (9).

【0027】第9式 Yy1=(Y1f−Y1r)/2 Yy2=(Y2f−Y2r)/2Formula 9 Y y1 = (Y 1f -Y 1r ) / 2 Y y2 = (Y 2f -Y 2r ) / 2

【0028】次に、ヨー制御器33で前記複動形空気圧
シリンダ21で発生させる制御圧力指令Pyを求め、前
記圧力計で検知された圧力値とから圧力補償器34で次
の第10式の演算を行い、前記複動形空気圧シリンダ2
1への補償入力U1f、U2f、U1r、U2rを求める。
Next, the yaw controller 33 obtains the control pressure command P y generated by the double-acting pneumatic cylinder 21, and the pressure compensator 34 calculates the following tenth formula from the pressure value detected by the pressure gauge. Is calculated, and the double-acting pneumatic cylinder 2
Compensation inputs U 1f , U 2f , U 1r , U 2r to 1 are obtained.

【0029】第10式 U1f=KP(P0+Py−P1f) U2f=KP(P0−Py−P2f) U1r=KP(P0−Py−P1r) U2r=KP(P0+Py−P2rFormula 10 U 1f = K P (P 0 + P y -P 1f ) U 2f = K P (P 0 -P y -P 2f ) U 1r = K P (P 0 -P y -P 1r ) U 2r = K P (P 0 + P y −P 2r ).

【0030】ここで、KPは圧力補償ゲイン、P0は基準
圧力である。最後に、制御弁入力演算器35で各比例流
量制御弁22、23、24、25への入力を次の第11
式で決定する。
Here, K P is a pressure compensation gain, and P 0 is a reference pressure. Finally, the control valve input calculator 35 inputs the inputs to the proportional flow rate control valves 22, 23, 24, 25 to the following eleventh
Determined by the formula.

【0031】[0031]

【数6】 [Equation 6]

【0032】ただし、Ui0およびUo0は、それぞれ給気
弁および排気弁への基準入力である。各比例流量制御弁
への入力値はD/A変換装置36でアナログ値に変換さ
れたのち、各比例流量制御弁に入力される。
However, U i0 and U o0 are reference inputs to the air supply valve and the exhaust valve, respectively. The input value to each proportional flow rate control valve is converted into an analog value by the D / A converter 36, and then input to each proportional flow rate control valve.

【0033】前記ヨー制御器33の設計は、ヨー方向の
軌道外乱からヨー加速度Yy1、ヨー総体変位Yy2および
制御圧力指令Pyまでの伝達関数Gy1(s)、G
y2(s)およびGy3(s)に対し第12式の評価を満た
すようにH制御設計アルゴリズムを用いて行い、制御
周期10msecでディジタル化した。
The design of the yaw controller 33 is such that the transfer functions G y1 (s), G y from the trajectory disturbance in the yaw direction to the yaw acceleration Y y1 , the total yaw displacement Y y2 and the control pressure command P y.
y2 (s) and G y3 to (s) performed with H control design algorithm to satisfy the evaluation of the equation (12), and digitized in the control period 10 msec.

【0034】[0034]

【数7】 [Equation 7]

【0035】ここで、重み関数Wy1(s)〜Wy3(s)
は、本発明装置のヨーイングの共振周波数が約1Hzで
あることを考慮し、さらに請求項1の発明の効果を見る
ために、第13式、第14式、第15式に示す重み1の
場合と、第16式、第17式、第18式に示す重み2の
場合の2通りの設定を行った。
Here, the weighting functions W y1 (s) to W y3 (s)
In consideration of the fact that the yaw resonance frequency of the device of the present invention is about 1 Hz, and in order to see the effect of the invention of claim 1, in the case of the weight 1 shown in the thirteenth equation, the fourteenth equation, and the fifteenth equation, Then, two kinds of setting in the case of the weight 2 shown in the 16th, 17th and 18th equations were performed.

【0036】[0036]

【数8】 [Equation 8]

【0037】第14式 Wy2(s)=1.0Equation 14 W y2 (s) = 1.0

【0038】 第15式 Wy3(s)=0.002Fifteenth Expression W y3 (s) = 0.002

【0039】[0039]

【数9】 [Equation 9]

【0040】第17式 Wy2(s)=1.0Expression 17 W y2 (s) = 1.0

【0041】[0041]

【数10】 [Equation 10]

【0042】上式からわかるように、Wy1(s)はヨー
イングの共振周波数で加速度制御の効果が最大となるよ
うに設定されており、また重み2におけるWy3(s)
は、ヨーイングの共振周波数以下で制御圧力指令を低く
抑え るように設計されている。
As can be seen from the above equation, W y1 (s) is set so that the effect of acceleration control is maximized at the resonance frequency of yawing, and W y3 (s) at weight 2 is set.
Is designed to keep the control pressure command low below the resonance frequency of yawing.

【0043】図2には、ヨー制御器におけるヨー加速度
y1から制御圧力指令Pyまでの伝達関数のゲイン線図
を、重み1の場合Gaと重み2の場合Gbとで比較したも
のを示す。重み2を用いることで、1Hz以下で制御圧
力指令が低く抑えられていることがわかる。
FIG. 2 is a comparison of the gain diagrams of the transfer function from the yaw acceleration Y y1 to the control pressure command P y in the yaw controller when the weight is 1 for G a and the weight is 2 for G b. Indicates. By using the weight 2, it can be seen that the control pressure command is suppressed low at 1 Hz or less.

【0044】図3には本実施例の振動制御装置による曲
線通過実験を行ったときのヨー加速度の波形を示す。重
み1で設計したヨー制御器を用いた場合には、曲線の入
口および出口で発生する遠心加速度の影響を受け、振動
制御性能が低下する。一方、重み2で設計したヨー制御
器を用いた場合には、振動制御性能の低下は少ない。
FIG. 3 shows the waveform of the yaw acceleration when a curve passage experiment is conducted by the vibration control device of this embodiment. When a yaw controller designed with a weight of 1 is used, the vibration control performance is deteriorated due to the influence of the centrifugal acceleration generated at the entrance and the exit of the curve. On the other hand, when the yaw controller designed with a weight of 2 is used, the vibration control performance is less deteriorated.

【0045】実施例2 この発明の他の実施例として、図4に車体の左右動およ
びローリングの抑制を目的とした振動制御装置を示す。
この実施例では実施例1の装置にさらに検知計として上
下方向加速度計8を加え、これらにより検知された加速
度Y3f、Y4f、Y3r、Y4rをA/D変換装置29でデ
ィジタル値に変換し、制御用コンピュータ30に入力し
ている。
Embodiment 2 As another embodiment of the present invention, FIG. 4 shows a vibration control device for suppressing lateral movement and rolling of a vehicle body.
In this embodiment, a vertical accelerometer 8 is further added as a detector to the device of the first embodiment, and the accelerations Y 3f , Y 4f , Y 3 r and Y 4r detected by these are digitalized by the A / D converter 29. Is input to the control computer 30.

【0046】制御用コンピュータ内では、実施例1のヨ
ー成分演算器32の代わりに、左右動.ロール成分演算
器37を用い、以下に示す演算により左右動加速度
r1、左右動相対変位Yr2およびロール加速度Yr3を求
める。
In the control computer, instead of the yaw component calculator 32 of the first embodiment, left-right movement. Using the roll component calculator 37, the lateral movement acceleration Y r1 , the lateral movement relative displacement Y r2, and the roll acceleration Y r3 are obtained by the following calculations.

【0047】第19式 Yr1=(Y1f+Y1r)/2−(h/b)Yr3r2=(Y2f+Y2r)/2 Yr3=(Y3f−Y4f+Y3r−Y4r)/4Formula 19 Y r1 = (Y 1f + Y 1r ) / 2- (h / b) Y r3 Y r2 = (Y 2f + Y 2r ) / 2 Y r3 = (Y 3f -Y 4 f + Y 3r -Y 4r ) / 4

【0048】ただし、hは車体の重心から左右方向加速
度計までの距離、bは上下方向加速度計間距離の1/2
である。
However, h is the distance from the center of gravity of the vehicle body to the lateral accelerometer, and b is half the distance between the vertical accelerometers.
Is.

【0049】次に、実施例1のヨー制御器33の代わり
に左右動.ロール制御器38を用い、複動形空気圧シリ
ンダ21で発生させる制御圧力指令Prを求め、さらに
圧力補償器34での演算を以下のように変更する。
Next, the yaw controller 33 of the first embodiment is moved in the left / right direction. Using the roll controller 38, the control pressure command P r generated by the double-acting pneumatic cylinder 21 is obtained, and the calculation in the pressure compensator 34 is changed as follows.

【0050】第20式 U1f=KP(Po+Pr−P1f) U2f=KP(Po−Pr−P2f) U1r=KP(Po+Pr−P1r) U2r=KP(Po−Pr−P2r[0050] The 20 equation U 1f = K P (P o + P r -P 1f) U 2f = K P (P o -P r -P 2f) U 1r = K P (P o + P r -P 1r) U 2r = K P (P o −P r −P 2r )

【0051】前記左右動・ロール制御器38の設計は、
左右動方向の軌道外乱から左右動加速度Yr1、左右動相
対変位Yr2、ロール加速度Yr3および制御圧力指令Pr
までの伝達関数Gr1(s)、Gr2(s)、Gr3(s)お
よびGr4(s)に対し以下の評価を満たすようにH
御設計アルゴリズムを用いて制御周期10msecでデ
ィジタル化して行った。
The design of the left-right movement / roll controller 38 is as follows.
From the trajectory disturbance in the left / right direction, the left / right acceleration Y r1 , the left / right relative displacement Y r2 , the roll acceleration Yr 3, and the control pressure command P r.
The transfer function G r1 up (s), G r2 (s ), digitized with a control period 10msec with H control design algorithm to satisfy the following evaluation to G r3 (s) and G r4 (s) I went.

【0052】[0052]

【数11】 [Equation 11]

【0053】ここで、重み関数Wr1(s)〜Wr4(s)
は、本装置の下心ローリング(左右動とローリングの連
成振動で周波数の低い振動)の共振周波数が約0.5H
zであることを考慮し、さらにこの出願の請求項2の発
明の効果を見るため、以下の第22式、第23式に示す
重み3の場合と第24式、第25式、第26式に示す重
み4の場合の2通りの設定を行った。
Here, the weighting functions W r1 (s) to W r4 (s)
Has a resonance frequency of about 0.5H for the lower-center rolling of this device (low-frequency vibration due to the combined vibration of left-right movement and rolling).
In view of the effect of the invention of claim 2 of this application in consideration of z, the case of weight 3 shown in the following formulas 22 and 23 and the formulas 24, 25, 26 Two settings were made for the case of weight 4 shown in.

【0054】[0054]

【数12】 [Equation 12]

【0055】第23式 Wr2(s)=1.0 Wr3(s)=0.3 Wr4(s)=0.002Formula 23 W r2 (s) = 1.0 W r3 (s) = 0.3 W r4 (s) = 0.002

【0056】[0056]

【数13】 [Equation 13]

【0057】[0057]

【数14】 [Equation 14]

【0058】第26式 Wr3(s)=0.3 Wr4(s)=0.002Expression 26 W r3 (s) = 0.3 W r4 (s) = 0.002

【0059】上記重み3および4を表す各式からわかる
ように、Wr1(s)は下心ローリングの共振周波数で加
速度制御の効果が最大となるように設定されており、ま
た重み4におけるWr2(s)は、下心ローリングの共振
周波数以下で変位制御が優先するように設定されてい
る。図5には、左右動・ロール制御器における左右動加
速度Yr1から制御圧力指令Prまでの伝達関数のゲイン
線図を、重み3の場合のGcと重み4の場合のGdとで比
較したものを示す。重み4を用いることにより0.5H
z以下で変位制御が優先された結果、制御圧力指令が低
く抑えられていることがわかる。
As can be seen from the equations representing the weights 3 and 4, W r1 (s) is set so that the effect of acceleration control is maximized at the resonance frequency of the lower center rolling, and W r2 at weight 4 is set. (S) is set so that the displacement control is prioritized at the resonance frequency of the lower center rolling or lower. FIG. 5 shows a gain diagram of the transfer function from the lateral motion acceleration Yr 1 to the control pressure command P r in the lateral motion / roll controller by using G c in the case of weight 3 and G d in the case of weight 4. A comparison is shown. 0.5H by using a weight of 4
As a result of prioritizing the displacement control below z, it can be seen that the control pressure command is kept low.

【0060】図6には、本実施例の振動制御装置による
曲線通過実験を行ったときの左右動加速度の波形を示
す。重み3で設計した左右動・ロール制御器を用いた場
合曲線で発生する遠心加速度の影響を受け、振動制御能
力が低下する。一方重み4で設計した左右動・ロール制
御器を用いた場合には振動制御性能の低下は少ない。
FIG. 6 shows the waveform of the lateral motion acceleration when a curve passing experiment is performed by the vibration control device of this embodiment. When a left / right motion / roll controller designed with a weight of 3 is used, the vibration control capability is affected by the centrifugal acceleration generated by the curve. On the other hand, when the left / right motion / roll controller designed with a weight of 4 is used, the vibration control performance is less deteriorated.

【0061】[0061]

【発明の効果】この発明は、遠心加速度の除去のためハ
イパスフィルタを設置し、さらにそのハイパスフィルタ
で除去できない遠心加速度成分の振動制御への影響を軽
減するために、振動制御器に周波数依存性を持たせ、低
周波数域で制御入力を低く抑え、あるいは変位制御を加
速度制御に優先して行わせる構造とした結果、曲線通過
時においても直線通過時とほぼ同等の振動制御性能を保
持できる振動制御装置を提供できる。
According to the present invention, a high-pass filter is installed to remove centrifugal acceleration, and in order to reduce the influence on the vibration control of the centrifugal acceleration component that cannot be removed by the high-pass filter, the vibration controller has frequency dependence. As a result, the control input is kept low in the low frequency range, or the displacement control is prioritized over the acceleration control. As a result, vibrations that can maintain the same vibration control performance when passing a curve as when passing a straight line A control device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例1における鉄道車両の振動制
御装置の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a railway vehicle vibration control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例1で用いたヨー制御器のゲイ
ン線図である。
FIG. 2 is a gain diagram of the yaw controller used in the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例1の振動制御装置による曲線
通過実験で得られたヨー加速度の時間波形を示すグラフ
で、図3aは曲線の形状を示し、図3bは重み1および
重み2で設計したヨー制御器を用いた場合と制御なしの
場合のヨー加速度の波形を示す。
3A and 3B are graphs showing the time waveform of the yaw acceleration obtained in the curve passing experiment by the vibration control device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the shape of the curve, and FIG. 3B shows weight 1 and weight 2. The yaw acceleration waveforms with and without the designed yaw controller are shown.

【図4】この発明の実施例2における鉄道車両の振動制
御装置の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a railway vehicle vibration control device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の実施例2で用いた左右動・ロール制
御器のゲイン線図である。
FIG. 5 is a gain diagram of the lateral movement / roll controller used in Embodiment 2 of the present invention.

【図6】この発明の実施例2の振動制御装置による曲線
通過実験で得られた左右動加速度の時間波形を示すグラ
フで、図6aは曲線の形状を示し、図6bは重み3およ
び重み4で設計した左右動・ロール制御器を用いた場合
と制御なしの場合の波形を示す。
6A and 6B are graphs showing the time waveform of the lateral acceleration obtained by the curve passing experiment by the vibration control device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 6A showing the shape of the curve, and FIG. Waveforms for the case of using the left-right movement / roll controller designed in 1. and without control are shown.

【図7】振動制御系のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a vibration control system.

【図8】この発明の請求項1に示した振動制御器をH
制御理論を用いて設計する場合の重み関数のゲイン線図
である。
[8] The vibration controller of the claims 1 of the present invention H
It is a gain diagram of a weighting function when designing using a control theory.

【図9】この発明の請求項2に示した振動制御器をH
制御理論を用いて設計する場合の重み関数のゲイン線図
である。
[9] The vibration controller of the claims 2 of the present invention H
It is a gain diagram of a weighting function when designing using a control theory.

【図10】従来の鉄道車両の振動制御装置の一例を示す
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a conventional vibration control device for a railway vehicle.

【図11】図10に示す振動制御装置のブロック図であ
る。
11 is a block diagram of the vibration control device shown in FIG.

【図12】曲線通過時に車体に発生する遠心加速度の説
明図で、図12aは曲線の形状を、図12bは遠心加速
度を、図12cは曲線上で車体に発生する遠心加速度A
cを示す。
12A and 12B are explanatory diagrams of centrifugal acceleration generated in a vehicle body when passing through a curve. FIG. 12A shows a curved shape, FIG. 12B shows centrifugal acceleration, and FIG. 12C shows centrifugal acceleration A generated in the vehicle body on a curve.
c is shown.

【図13】曲線通過時に車体に発生する遠心加速度が完
全に補償できない例を示すグラフであり、図13aは曲
線の形状を示し、図13bは補償前と補償後の遠心加速
度を示す。
FIG. 13 is a graph showing an example in which the centrifugal acceleration generated in the vehicle body when passing through a curve cannot be completely compensated, FIG. 13a shows the shape of the curve, and FIG. 13b shows the centrifugal acceleration before and after compensation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車体 2 台車 3 ばね 4 オイルダンパ 5 流体アクチュエータ 6 サーボ弁 7 流体源 8 上下方向加速度計 9 振動制御器 10 積分器 11,16 位相進み要素 12,17 ゲイン要素 13 左右方向加速度計 14 遠心加速度補償器 15 ローパスフィルタ 18 振動制御系の制御対象 19 H制御器 20 空気ばね 21 複動形空気圧シリンダ 22〜25 比例流量制御弁 26 空気源 27 変位計 28 圧力計 29 A/D変換装置 30 制御用コンピュータ 31 ハイパスフィルタ 32 ヨー成分演算器 33 ヨー制御器 34 圧力補償器 35 制御入力演算器 36 D/A変換装置 37 左右動・ロール成分演算器 38 左右動・ロール制御器1 vehicle body 2 bogie 3 spring 4 oil damper 5 fluid actuator 6 servo valve 7 fluid source 8 vertical accelerometer 9 vibration controller 10 integrator 11, 16 phase advance element 12, 17 gain element 13 lateral accelerometer 14 centrifugal acceleration compensation 15 Low-pass filter 18 Control target of vibration control system 19 H Controller 20 Air spring 21 Double-acting pneumatic cylinder 22-25 Proportional flow control valve 26 Air source 27 Displacement meter 28 Pressure gauge 29 A / D converter 30 For control Computer 31 High-pass filter 32 Yaw component calculator 33 Yaw controller 34 Pressure compensator 35 Control input calculator 36 D / A converter 37 Left / right movement / roll component calculator 38 Left / right movement / roll controller

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鉄道車両の車体と台車間に設置した流体
アクチュエータ、該流体アクチュエータを駆動する制御
弁、車体の振動を検知する検知計、該検知計の出力から
前記制御弁への制御入力を決定する多変数ディジタル制
御器から構成され、車体に発生する振動を能動的に制御
する機能を有する鉄道車両の振動制御装置において、曲
線通過時に車体に発生する遠心加速度の影響を軽減する
ためのハイパスフィルタを付加し、かつ前記制御器に周
波数依存性を持たせ、遠心加速度の影響の大きい低周波
域で前記制御弁への制御入力を抑える構造としたことを
特徴とした鉄道車両の振動制御装置。
1. A fluid actuator installed between a vehicle body and a bogie of a railway vehicle, a control valve for driving the fluid actuator, a detector for detecting vibration of the vehicle body, and a control input from the output of the detector to the control valve. In a vibration control device for a railway vehicle, which is composed of a multi-variable digital controller that determines the vibration and has a function of actively controlling the vibration generated in the vehicle body, a high-pass for reducing the influence of centrifugal acceleration generated in the vehicle body when passing a curve. A vibration control device for a railroad vehicle, characterized by having a structure in which a filter is added and the controller has frequency dependence to suppress the control input to the control valve in a low frequency region where the influence of centrifugal acceleration is large. .
【請求項2】 鉄道車両の車体と台車間に設置した流体
アクチュエータ、該流体アクチュエータを駆動する制御
弁、車体の振動を検知する検知計、該検知計の出力から
前記制御弁への制御入力を決定する多変数ディジタル制
御器から構成され、車体に発生する振動を能動的に制御
する機能を有する鉄道車両の振動制御装置において、曲
線通過時に車体に発生する遠心加速度の影響を軽減する
ためのハイパスフィルタを付加し、かつ前記制御器に周
波数依存性を持たせ、遠心加速度の影響の大きい低周波
域では加速度制御より変位制御を優先する構造としたこ
とを特徴とする鉄道車両の振動制御装置。
2. A fluid actuator installed between a car body and a bogie of a railway vehicle, a control valve for driving the fluid actuator, a detector for detecting vibration of the car body, and a control input from the output of the detector to the control valve. In a vibration control device for a railway vehicle, which is composed of a multi-variable digital controller that determines the vibration and has a function of actively controlling the vibration generated in the vehicle body, a high-pass for reducing the influence of centrifugal acceleration generated in the vehicle body when passing a curve. A vibration control device for a railway vehicle, characterized in that a filter is added and the controller has frequency dependency so that displacement control is prioritized over acceleration control in a low frequency range where centrifugal acceleration has a great influence.
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