JPH06107174A - Vibration controller of rolling stock - Google Patents

Vibration controller of rolling stock

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Publication number
JPH06107174A
JPH06107174A JP28559292A JP28559292A JPH06107174A JP H06107174 A JPH06107174 A JP H06107174A JP 28559292 A JP28559292 A JP 28559292A JP 28559292 A JP28559292 A JP 28559292A JP H06107174 A JPH06107174 A JP H06107174A
Authority
JP
Japan
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vibration
pressure
control valve
control
proportional
Prior art date
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Pending
Application number
JP28559292A
Other languages
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
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP28559292A priority Critical patent/JPH06107174A/en
Publication of JPH06107174A publication Critical patent/JPH06107174A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a vibration controller of rolling stock that is able to do good vibration control even to a vibration of medium frequency consisting in several hertzes after compensating any operation delay in a proportional control valve. CONSTITUTION:This is a vibrocontroller of rolling stock, consisting of a fluid actuator installed in space between a car body and a truck, a proportional flow control valve driving this fluid actuator, a detector gage detecting a vibration in the car body, and a controller determining the extent of control input into the proportional control valve from output of this detector gage, and having such a function as actively controlling any vibration being produced in the car body. In addition, it is added with a pressure compensator 23 which detects the extent of pressure in the fluid actuator 3, and compensates for a drop in vibro-controlling performance attributable to an operation delay in the proportion control valve by its detection output. With this constitution, good vibration control over rolling stock can be done with such a proportional control valve as more inexpensive than a servo valve.

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】鉄道車両の車体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
相の制御力を発揮させるものが一般的である。従来の鉄
道車両の振動制御装置としては、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。その
例を図12に示す。車体1と台車4の間に設置された流
体アクチュエータ3はサーボ弁5で駆動される。サーボ
弁5への制御入力は、前記車体1に設置された加速度検
知計6の出力を用いて図13に示す積分器9、位相補償
要素10、ゲイン要素11から構成される制御器7にて
決定される。制御器7を伝達関数表現すると次の第1式
のようになる。ただし、式中sはラプラス演算子、Kは
ゲイン、T1〜T4は位相補償の時定数である。
2. Description of the Related Art As a method for suppressing the vibration generated in the car body of a railroad vehicle, a fluid actuator is installed between the car body and a bogie in accordance with the vibration direction, and a control force having an opposite phase to the vibration of the car body is exerted. It is common to let them do it. As a conventional vibration control device for a railway vehicle, Japanese Patent Laid-Open No. 56-1775
No. 4 “Vehicle vibration control device” and the like are known. An example thereof is shown in FIG. A fluid actuator 3 installed between the vehicle body 1 and the carriage 4 is driven by a servo valve 5. The control input to the servo valve 5 is performed by a controller 7 including an integrator 9, a phase compensation element 10, and a gain element 11 shown in FIG. 13 by using the output of the acceleration detector 6 installed in the vehicle body 1. It is determined. The transfer function of the controller 7 is expressed by the following first equation. However, in the formula, s is a Laplace operator, K is a gain, and T 1 to T 4 are time constants for phase compensation.

【0003】[0003]

【数1】 [Equation 1]

【0004】サーボ弁5は図14に示すような構造から
なる。入力電流によりトルクモータ12が回転すると、
フラッパ13の移動によりノズル14の背圧が増減し、
スプール15が移動する。一方、スプール15の変位
は、フィードバックばね16を介してトルクモータ12
にフィードバックされるので、結局入力電流に比例して
スプール15は移動し、流体の供給および排出を制御す
ることになる。
The servo valve 5 has a structure as shown in FIG. When the torque motor 12 rotates due to the input current,
The back pressure of the nozzle 14 increases or decreases due to the movement of the flapper 13,
The spool 15 moves. On the other hand, the displacement of the spool 15 is changed by the feedback motor 16 through the torque motor 12
As a result, the spool 15 eventually moves in proportion to the input current to control the supply and discharge of fluid.

【0005】上記のごとく、サーボ弁は弁内部にサーボ
機構を有するため、高精度かつ高速な圧力制御や流量制
御ができる。しかし、サーボ弁は高精度に加工されてお
り汚染感度が高く構造が複雑なため高価で、かつ性能を
維持するのに大きな労力が必要である。
As described above, since the servo valve has a servo mechanism inside the valve, it is possible to perform pressure control and flow rate control with high accuracy and high speed. However, the servo valve is processed with high precision, has a high sensitivity to contamination, and has a complicated structure, so that it is expensive and requires a great deal of effort to maintain its performance.

【0006】上記サーボ弁に対し、図15に示す比例流
量制御弁や図16に示す比例圧力制御弁などの比例制御
弁がある。これらの比例制御弁は、構造が比較的簡単で
価格も安価である。しかし、比例制御弁は、スプール1
5を駆動する比例ソレノイド20の応答性があまり高く
ないので、弁の応答時間はサーボ弁の0.5〜10ms
に比べて30〜100msと遅い。したがって、サーボ
弁を用いた場合に比べて3〜10Hz程度の中周波数の
振動に対する制御性が悪化する。
In contrast to the servo valve described above, there are proportional control valves such as the proportional flow rate control valve shown in FIG. 15 and the proportional pressure control valve shown in FIG. These proportional control valves are relatively simple in structure and inexpensive in price. However, the proportional control valve is
Since the response of the proportional solenoid 20 that drives the motor 5 is not so high, the response time of the valve is 0.5 to 10 ms of the servo valve.
It is slower than 30 to 100 ms. Therefore, as compared with the case where the servo valve is used, the controllability with respect to the vibration of the medium frequency of about 3 to 10 Hz is deteriorated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、サーボ
弁は高精度かつ高速な圧力制御や流量制御ができるが、
構造が複雑で経済的に不利である。一方、比例制御弁
は、経済性や保守性の面では有利であるが、弁の動作遅
れに原因する中周波数の振動に対する制御性の低下が問
題となる。
As described above, the servo valve can perform pressure control and flow rate control with high accuracy and high speed.
The structure is complicated and economically disadvantageous. On the other hand, the proportional control valve is advantageous in terms of economical efficiency and maintainability, but there is a problem in that the controllability with respect to the vibration of the medium frequency due to the delay of the operation of the valve is deteriorated.

【0008】この発明は、かかる現状に鑑みて、比例制
御弁の動作遅れを補償して、中周波数の振動に対しても
良好な振動制御ができるように圧力補償を備えた鉄道車
両の振動制御装置を提供するものである。
In view of the above situation, the present invention compensates for the operation delay of the proportional control valve and controls the vibration of a railway vehicle equipped with pressure compensation so that good vibration control can be performed even for medium frequency vibrations. A device is provided.

【0009】[0009]

【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、車体と台車
の間に設置した流体アクチュエータ、該流体アクチュエ
ータを駆動する比例制御弁、前記車体の振動を検知する
検知計、該検知計の出力から前記比例制御弁への制御入
力を決定する制御器から構成され、前記車体に発生する
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、前記流体アクチュエータ内の圧力を検
知し、該検知出力により前記比例制御弁の動作遅れなど
に起因する振動制御性能の低下を補償する圧力補償器を
付加したことを特徴とする。
To achieve the above object, a vibration control device for a railway vehicle according to the present invention comprises a fluid actuator installed between a vehicle body and a bogie, a proportional control valve for driving the fluid actuator, and the vehicle body. Of a railway vehicle having a function of actively controlling the vibration generated in the vehicle body, which is composed of a detector that detects the vibration of the vehicle and a controller that determines the control input to the proportional control valve from the output of the detector. In the control device, a pressure compensator is added to detect the pressure in the fluid actuator and compensate the decrease in the vibration control performance due to the operation delay of the proportional control valve or the like by the detection output.

【0010】[0010]

【作用】この発明における圧力補償の概念を図2に基づ
いて説明する。流体アクチュエータ3に取付けられた比
例制御弁21は、該流体アクチュエータ3への流体の流
出入流量を制御することで、該流体アクチュエータ3の
内部圧力P1およびP2の差圧ΔPに基づく制御力を発生
させる。この際、圧力補償がないと比例制御弁21の動
作遅れにより、流体アクチュエータ3の内部圧力P1
よびP2は圧力指令PR2およびPR2に追従しない。
The concept of pressure compensation in the present invention will be described with reference to FIG. The proportional control valve 21 attached to the fluid actuator 3 controls the inflow / outflow flow rate of the fluid to / from the fluid actuator 3 so that the control force based on the differential pressure ΔP between the internal pressures P 1 and P 2 of the fluid actuator 3. Generate. At this time, without pressure compensation, the internal pressures P 1 and P 2 of the fluid actuator 3 do not follow the pressure commands P R2 and P R2 due to the operation delay of the proportional control valve 21.

【0011】そこで、圧力計22を用いて流体アクチュ
エータ3の内部圧力P1およびP2を検知し、圧力指令P
R1およびPR2との偏差PE1およびPE2を求める。そし
て、この偏差を零とするように、圧力補償器23で前記
比例制御弁21への補償入力U1およびU2を求める。こ
のようにすれば、比例制御弁21の動作遅れを補償する
ことができる。
Therefore, the pressure gauge 22 is used to detect the internal pressures P 1 and P 2 of the fluid actuator 3, and the pressure command P
Deviations P E1 and P E2 from R1 and P R2 are obtained. Then, the pressure compensator 23 determines the compensation inputs U 1 and U 2 to the proportional control valve 21 so that this deviation becomes zero. In this way, the operation delay of the proportional control valve 21 can be compensated.

【0012】上記圧力補償器の設計においては、応答性
の改善と安定性の確保という互いに矛盾する仕様を同時
に満足させなければならない。ここでは、1つの例とし
て公知の制御理論であるH制御理論を応用して上記の
仕様を満足する圧力補償器を設計する方法について説明
する。図2の圧力補償計を流体アクチュエータ3の内部
圧力P1とP2の差圧ΔPに関するブロック図に書き変え
ると、図3に示すようなフィードバック制御系となる。
ここで、制御対象24は図2の流体アクチュエータ3と
比例制御弁21の動特性をまとめたものとなる。
In designing the pressure compensator, it is necessary to satisfy mutually contradictory specifications of improving response and ensuring stability. Here, how to apply the H control theory is a known control theory as an example for designing the pressure compensator to satisfy the above specifications. When the pressure compensator of FIG. 2 is rewritten into a block diagram relating to the pressure difference ΔP between the internal pressures P 1 and P 2 of the fluid actuator 3, a feedback control system as shown in FIG. 3 is obtained.
Here, the control target 24 is a collection of the dynamic characteristics of the fluid actuator 3 and the proportional control valve 21 of FIG.

【0013】図3において、前記制御対象24の伝達関
数すなわち補償入力Uから流体アクチュエータの内部圧
力の差圧ΔPへの伝達関数をG(s)、前記圧力補償器
23の伝達関数すなわち圧力指令ΔPRと流体アクチュ
エータの内部圧力の差圧ΔPとの制御偏差ΔPEから補
償入力Uへの伝達関数をK(s)とし、次の第2式より
感度S(s)を、第3式により相補感度T(s)を定義
する。
In FIG. 3, the transfer function of the controlled object 24, that is, the transfer function from the compensation input U to the differential pressure ΔP of the internal pressure of the fluid actuator is G (s), and the transfer function of the pressure compensator 23, that is, the pressure command ΔP. Let K (s) be the transfer function from the control deviation ΔP E between R and the pressure difference ΔP of the internal pressure of the fluid actuator to the compensating input U, and the sensitivity S (s) from the following second equation is complemented by the third equation. Define the sensitivity T (s).

【0014】[0014]

【数2】 [Equation 2]

【0015】[0015]

【数3】 [Equation 3]

【0016】感度S(s)は圧力指令ΔPRから制御偏
差ΔPEへの伝達関数であり、これが小さいほど圧力指
令に対する応答性は良くなる。一方、相補感度T(s)
は圧力指令ΔPRから差圧ΔPへの伝達関数であり、こ
れが小さいほど図3のフィードバック制御系はノイズな
どの外乱に対して安定である。しかし、感度S(s)と
相補感度T(s)との間には、次の第4式に示す関係が
成り立つので、両方を同時に小さくすることはできな
い。
The sensitivity S (s) is a transfer function from the pressure command ΔP R to the control deviation ΔP E , and the smaller this is, the better the response to the pressure command is. On the other hand, complementary sensitivity T (s)
Is a transfer function from the pressure command ΔP R to the differential pressure ΔP, and the smaller this is, the more stable the feedback control system of FIG. 3 is to disturbance such as noise. However, the sensitivity S (s) and the complementary sensitivity T (s) have the relationship shown in the following fourth equation, and therefore both cannot be reduced at the same time.

【0017】第4式 S(s)+T(s)=1Equation 4 S (s) + T (s) = 1

【0018】ここで、応答性が問題となるのは低周波数
領域であり、また安定性が問題となるのは高周波数領域
であることに注目すると、以下のようにして感度S
(s)および相補感度T(s)を小さくすることは可能
である。 低周波数では|S(jω)|は小さく、|T(jω)|
はほぼ1 高周波数では|S(jω)|はほぼ1、|T(jω)|
は小さく ここで、ωは角周波数、|A(jω)|は伝達関数A
(s)のゲインである。ただし、AはSまたはTを表
す。上記の仕様は、Hノルム‖●‖と呼ばれるもの
を導入することにより、次の第5式に示すように定式化
される。
When it is noted that the response is a problem in the low frequency region and the stability is a problem in the high frequency region, the sensitivity S is as follows.
It is possible to reduce (s) and complementary sensitivity T (s). At low frequencies, | S (jω) | is small, and | T (jω) |
Is almost 1 at high frequencies, | S (jω) | is almost 1, and | T (jω) |
Is small, where ω is the angular frequency and | A (jω) | is the transfer function A
It is the gain of (s). However, A represents S or T. The above specification, by introducing what is referred to as H norm ‖ ● ‖ ■, is formulated as shown in Equation 5 below.

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

【0020】伝達関数A(s)のHノルム‖A(s)
はゲイン|A(jω)|のωに関する最大値に相当
するので、上記第5式が成り立つとき、全ての角周波数
において、以下の第6式が成り立っている。
H of transfer function A (s) norm ‖A (s)
the gain | A (jω) | Since corresponding to the maximum values for the omega, when the fifth equation is satisfied, in all of the angular frequency, which consists sixth equation of the following.

【0021】[0021]

【数5】 [Equation 5]

【0022】したがって、重み関数WS(s)およびWT
(s)を図4に示すゲイン特性を持つように設定し、第
5式を満たすような圧力補償器K(s)をH制御設計
アルゴリズムで求めれば、感度S(s)および相補感度
T(s)は図5に示すようになり、上記の仕様を満たす
圧力補償器が設計できたことがわかる。上記のごとく、
比例制御弁の動作遅れを補償することにより、流体アク
チュエータ内の圧力を高精度にかつ高速に制御すること
ができる。
Therefore, the weighting functions W S (s) and W T
(S) is set to have a gain characteristic shown in FIG. 4, by obtaining the pressure compensator K that satisfies the Equation 5 (s) is at H control design algorithm, the sensitivity S (s) and the complementary sensitivity T (S) is as shown in FIG. 5, and it can be seen that a pressure compensator satisfying the above specifications could be designed. As mentioned above,
By compensating the operation delay of the proportional control valve, the pressure in the fluid actuator can be controlled with high accuracy and at high speed.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

実施例1 図6に示すように車体の中心回りに生じるヨーイングの
抑制を目的として、この発明による鉄道車両の振動制御
装置を実施した場合の一例を図1に示す。この実施例で
は、図12に示す振動制御装置におけるばね2の代わり
に空気ばね25を使用し、流体アクチュエータおよび比
例制御弁には複動形空気圧シリンダ26および比例流量
制御弁27〜30を用いている。なお、図中の符号の数
字に付けた添字fは前台車側を、rは後台車側を示す。
さらに、流体アクチュエータの負担を軽減するため、オ
イルダンパ32を複動形空気圧シリンダ26と並列に設
け、検知計として左右方向加速度計6、相対変位計33
および圧力計22を用いている。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an example in which a vibration control device for a railway vehicle according to the present invention is implemented for the purpose of suppressing yawing that occurs around the center of a vehicle body as shown in FIG. In this embodiment, an air spring 25 is used instead of the spring 2 in the vibration control device shown in FIG. 12, and a double-acting pneumatic cylinder 26 and proportional flow rate control valves 27 to 30 are used for the fluid actuator and the proportional control valve. There is. The subscript f attached to the reference numeral in the drawing indicates the front bogie side, and the r indicates the rear bogie side.
Further, in order to reduce the load on the fluid actuator, an oil damper 32 is provided in parallel with the double-acting pneumatic cylinder 26, and a lateral accelerometer 6 and a relative displacement meter 33 are provided as detectors.
And the pressure gauge 22 is used.

【0024】上記の検知計で検知された左右方向加速度
1f、Y1r、車体と台車の相対変位Y2f、Y2rおよび圧
力P1f、P2f、P1r、P2rはA/D変換装置34でディ
ジタル値に変換され、制御用コンピュータ35に入力さ
れる。この制御用コンピュータ35内では、まずヨー成
分演算器36で次の第7式によりヨー加速度Yy1および
ヨー相対変位Yy2を求める。
The lateral accelerations Y 1f , Y 1r , relative displacements Y 2f , Y 2r between the vehicle body and the bogie and the pressures P 1f , P 2f , P 1r , P 2r detected by the above-mentioned detector are A / D converters. It is converted into a digital value at 34 and input to the control computer 35. In the control computer 35, the yaw component calculator 36 first determines the yaw acceleration Y y1 and the yaw relative displacement Y y2 by the following seventh equation.

【0025】第7式 Yy1=(Y1f−Y1r)/2 Yy2=(Y2f−Y2r)/2Formula 7 Y y1 = (Y 1f -Y 1r ) / 2 Y y2 = (Y 2f -Y 2r ) / 2

【0026】次に、ヨー制御器37で前記複動形空気圧
シリンダ26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23で前
記複動形空気圧シリンダ26への補償入力U1f、U2f
1r、U2rを次の第8式で求める。
Next, the yaw controller 37 obtains the control pressure command P y generated by the double-acting pneumatic cylinder 26, and the pressure compensator 23 calculates the double-acting pneumatic pressure from the pressure value detected by the pressure gauge. Compensation inputs U 1f , U 2f to cylinder 26,
U 1r and U 2r are calculated by the following eighth formula.

【0027】第8式 U1f=K(s)(P0+Py−P1f) U2f=K(s)(P0−Py−P2f) U1r=K(s)(P0−Py−P1r) U2r=K(s)(P0+Py−P2rEq. 8 U 1f = K (s) (P 0 + P y −P 1f ) U 2f = K (s) (P 0 −P y −P 2f ) U 1r = K (s) (P 0 P y -P 1r) U 2r = K (s) (P 0 + P y -P 2r)

【0028】ここで、K(s)は圧力補償器23の伝達
関数、P0は基準圧力である。最後に、制御弁入力演算
器38で各比例流量制御弁27、28、29、30への
入力を次の第9式で決定する。
Here, K (s) is the transfer function of the pressure compensator 23, and P 0 is the reference pressure. Finally, the control valve input calculator 38 determines the input to each proportional flow rate control valve 27, 28, 29, 30 by the following formula (9).

【0029】[0029]

【数6】 [Equation 6]

【0030】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39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 39, and then input to each proportional flow rate control valve.

【0031】前記ヨー制御器37の設計にはH制御理
論を適用する。図7に示す制御系を構成し、軌道外乱W
からヨー加速度Yy1までの伝達関数をG(s)とする。
次に、第10式を満足するヨー制御器をH制御設計ア
ルゴリズムで求める。なお、第10式におけるW(s)
は重み関数であり、以下の第11式のような関数を用い
た。
[0031] applying the H control theory to the design of the yaw controller 37. The control system shown in FIG.
Let G (s) be the transfer function from to the yaw acceleration Y y1 .
Next, determine the yaw controller that satisfies the tenth equation with H control design algorithm. Note that W (s) in the tenth formula
Is a weighting function, and a function such as the following Expression 11 was used.

【0032】[0032]

【数7】 [Equation 7]

【0033】[0033]

【数8】 [Equation 8]

【0034】このとき、第10式は次の第12式と等価
であることがわかっており、G(s)をW(s)で規定
できることがわかる。
At this time, it is known that the tenth expression is equivalent to the following twelfth expression, and it is understood that G (s) can be defined by W (s).

【0035】[0035]

【数9】 [Equation 9]

【0036】一方、圧力補償器は、次の第13式に示す
比例ゲイン要素とした。
On the other hand, the pressure compensator is a proportional gain element shown in the following thirteenth expression.

【0037】第13式 K(s)=KP Equation 13 K (s) = K P

【0038】圧力補償のない場合の圧力ステップ応答R
Aと圧力補償(KP=1)を行った場合の圧力ステップ応
答RBを比較して図8に示す。図8より、圧力補償によ
り応答が改善されていることがわかる。また、軌道外乱
からヨー加速度への伝達関数のゲイン線図を、制御なし
O、制御あり(圧力補償なし)GA、制御あり(圧力補
償あり)GBとで比較して図9に示す。図9より、圧力
補償により制御弁の応答性が改善されるため、より広い
周波数範囲にわたり制御効果が現れていることがわか
る。
Pressure step response R without pressure compensation
FIG. 8 shows a comparison of the pressure step response R B when A and the pressure compensation (K P = 1) are performed. From FIG. 8, it can be seen that the response is improved by the pressure compensation. Further, the gain diagram of the transfer function from the trajectory disturbance to the yaw acceleration is shown in FIG. 9 in comparison with G O without control, G A with control (without pressure compensation) and G B with control (with pressure compensation). . It can be seen from FIG. 9 that the response of the control valve is improved by the pressure compensation, so that the control effect appears over a wider frequency range.

【0039】実施例2 実施例1における圧力補償器K(s)の設計に、先に述
べたH制御理論を応用した方法を適用した場合につい
て説明する。図3における制御対象は、実際の対象にお
いては、二次遅れにむだ時間が加わった次の第14式の
伝達関数GP(s)で表される。一方、設計において
は、むだ時間のない第15式の伝達関数GM(s)で表
されるモデルを用いる。
The design of the pressure compensator K (s) in Example 1, illustrating the case of applying the method of applying the H control theory described above. The control target in FIG. 3 is represented by the transfer function G P (s) of the following fourteenth expression in which the dead time is added to the second-order delay in the actual target. On the other hand, in the design, a model represented by the transfer function G M (s) of the 15th equation with no dead time is used.

【0040】[0040]

【数10】 [Equation 10]

【0041】[0041]

【数11】 [Equation 11]

【0042】したがって、設計された圧力補償器K
(s)は、第14式のGP(s)に対しても十分安定に
動作しなければならない。この目標を達成するために
は、第5式における相補感度に対する重みWT(s)を
次のようにして決めればよい。すなわち、モデルと実対
象のずれΔ(s)を第16式と定義したとき、|Δ(j
ω)|<|WT(jω)|となり、またWT(s)・GM
(s)がプロパー(伝達関数の分母と分子の次数が同じ
になること)となるようにWT(s)を決定すればよ
い。具体的には、WT(s)として次の第17式のよう
な二次進みを用いた。また、第5式における感度関数に
対する重みWS(s)として第18式の一次遅れを用い
た。
Therefore, the designed pressure compensator K
(S) must operate sufficiently stably even with respect to G P (s) of the 14th equation. In order to achieve this goal, the weight W T (s) for the complementary sensitivity in Equation 5 may be determined as follows. That is, when the deviation Δ (s) between the model and the actual object is defined as the 16th equation, | Δ (j
ω) | <| W T (jω) |, and W T (s) · G M
W T (s) may be determined so that (s) is proper (the denominator of the transfer function and the order of the numerator are the same). Specifically, as W T (s), a quadratic lead like the following Expression 17 is used. Further, the first-order lag of the 18th equation is used as the weight W S (s) for the sensitivity function in the 5th equation.

【0043】[0043]

【数12】 [Equation 12]

【0044】[0044]

【数13】 [Equation 13]

【0045】[0045]

【数14】 [Equation 14]

【0046】これらの重みを用いて、第5式を満たす圧
力補償器K(s)をH制御設計アルゴリズムで求め
る。これをKHとする。実施例1の比例ゲインKPを用い
た場合の圧力ステップ応答RBと上記KHを用いた場合の
圧力ステップ応答RCを比較して図10に示す。図10
より、比例ゲインKPを用いた場合の圧力ステップ応答
Bに比べKHを用いた場合の圧力ステップ応答RCは、
より高速かつ安定な応答であることがわかる。また、軌
道外乱からヨー加速度への伝達関数のゲイン線図を、制
御なしGO、制御あり(圧力補償KP)GB、制御あり
(圧力補償KH)GCとで比較して図11に示す。この結
果より、応答性の改善により、さらに広い周波数範囲に
わたり制御効果が現れることがわかる。
[0046] Using these weights, the pressure compensator K satisfying Equation 5 (s) is determined by H control design algorithm. Let this be K H. FIG. 10 compares the pressure step response R B when using the proportional gain K P of the first embodiment and the pressure step response R C when using the above K H. Figure 10
Therefore, compared with the pressure step response R B when the proportional gain K P is used, the pressure step response R C when K H is used is
It can be seen that the response is faster and more stable. Also, the gain diagram of a transfer function from track disturbance to the yaw acceleration, no control G O, CONTROLLED (pressure compensation K P) G B, control There FIG compared with the (pressure compensation K H) G C 11 Shown in. From this result, it is understood that the control effect appears over a wider frequency range due to the improved response.

【0047】[0047]

【発明の効果】この発明によれば、圧力補償器の付加に
より、比例制御弁の動作遅れなどに起因する振動制御性
能の低下を補償することができ、サーボ弁より安価な比
例制御弁を用いて鉄道車両の良好な振動制御ができる。
According to the present invention, by adding the pressure compensator, it is possible to compensate for the deterioration of the vibration control performance due to the operation delay of the proportional control valve, and to use the proportional control valve which is cheaper than the servo valve. Therefore, good vibration control of railway vehicles can be performed.

【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】この発明における圧力補償の概念を示す説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory view showing the concept of pressure compensation in the present invention.

【図3】図2の圧力補償を圧力差に関するフィードバッ
ク制御系として表したブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the pressure compensation of FIG. 2 as a feedback control system related to a pressure difference.

【図4】感度および相補感度に対する重み関数のゲイン
線図である。
FIG. 4 is a gain diagram of a weighting function for sensitivity and complementary sensitivity.

【図5】感度および相補感度のゲイン線図である。FIG. 5 is a gain diagram of sensitivity and complementary sensitivity.

【図6】車体に発生するヨーイングの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of yawing generated on the vehicle body.

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

【図8】圧力ステップ応答を圧力補償なしの場合RA
圧力補償あり(比例ゲインKP)の場合RBとで比較して
示すグラフである。
8 is a graph comparing with the case R B in the case of no pressure compensation pressure step response R A and there pressure compensation (proportional gain K P).

【図9】軌道外乱からヨー加速度への伝達関数のゲイン
線図で、制御なしの場合GO、制御あり(圧力補償な
し)の場合GA、制御あり(圧力補償KP)の場合GB
で比較して示す。
[9] In gain diagram of a transfer function from track disturbance to the yaw acceleration, the case of no control G O, if G A control Yes (without pressure compensation), the control there (pressure compensation K P) when G B It shows by comparing with.

【図10】圧力ステップ応答を圧力補償あり(比例ゲイ
ンKP)の場合RBと圧力補償あり(H補償器KH)の
場合RCとで比較して示すグラフである。
10 is a graph comparing with the case R C of Yes pressure compensating pressure step response (proportional gain K P) there when R B and pressure equalization (H compensator K H).

【図11】軌道外乱からヨー加速度への伝達関数のゲイ
ン線図で、制御なしの場合GO、制御あり(圧力補償
P)の場合GB、制御あり(圧力補償KH)の場合GC
で比較して示す。
FIG. 11 is a gain diagram of a transfer function from an orbital disturbance to a yaw acceleration, G O without control, G B with control (pressure compensation K P ), G with control (pressure compensation K H ). Shown in comparison with C.

【図12】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. 12 is an explanatory diagram showing an example of a conventional vibration control device for a railway vehicle.

【図13】従来の鉄道車両の振動制御装置における制御
器の一例を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory view showing an example of a controller in a conventional vibration control device for a railway vehicle.

【図14】サーボ弁の要部を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing a main part of a servo valve.

【図15】比例流量制御弁の要部を示す断面図である。FIG. 15 is a sectional view showing a main part of a proportional flow rate control valve.

【図16】比例圧力制御弁の要部を示す断面図である。FIG. 16 is a sectional view showing a main part of a proportional pressure control valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車体 2 ばね 3 流体アクチュエータ 4 台車 5 サーボ弁 6 加速度検知計 7 制御器 8 流体源 9 積分器 10 位相補償要素 11 ゲイン要素 12 トルクモータ 13 フラッパ 14 ノズル 15 スプール 16 フィードバックばね 17 供給ポート 18 排出ポート 19 負荷ポート 20 比例ソレノイド 21 比例制御弁 22 圧力計 23 圧力補償器 24 制御対象 25 空気ばね 26 複動形空気圧シリンダ 27,28,29,30 比例流量制御弁 31 空気源 32 オイルダンパ 33 変位計 34 A/D変換装置 35 制御用コンピュータ 36 ヨー成分演算器 37 ヨー制御器 38 制御弁入力演算器 39 D/A変換装置 添字f 前台車側 添字r 後台車側 1 Body 2 Spring 3 Fluid Actuator 4 Bogie 5 Servo Valve 6 Accelerometer 7 Controller 8 Fluid Source 9 Integrator 10 Phase Compensation Element 11 Gain Element 12 Torque Motor 13 Flapper 14 Nozzle 15 Spool 16 Feedback Spring 17 Supply Port 18 Discharge Port 19 Load Port 20 Proportional Solenoid 21 Proportional Control Valve 22 Pressure Gauge 23 Pressure Compensator 24 Controlled Object 25 Air Spring 26 Double Acting Pneumatic Cylinder 27, 28, 29, 30 Proportional Flow Control Valve 31 Air Source 32 Oil Damper 33 Displacement Meter 34 A / D converter 35 Control computer 36 Yaw component calculator 37 Yaw controller 38 Control valve input calculator 39 D / A converter Subscript f Front bogie side Subscript r Rear bogie side

Claims (1)

【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比例
制御弁、前記車体の振動を検知する検知計、該検知計の
出力から前記比例制御弁への制御入力を決定する制御器
から構成され、前記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、前
記流体アクチュエータ内の圧力を検知し、該検知出力に
より前記比例制御弁の動作遅れなどに起因する振動制御
性能の低下を補償する圧力補償器を付加したことを特徴
とする鉄道車両の振動制御装置。
1. A fluid actuator installed between a car body and a bogie of a railway vehicle, a proportional control valve for driving the fluid actuator, a detector for detecting vibration of the car body, and an output from the detector to the proportional control valve. In a vibration control device for a railway vehicle having a function of actively controlling the vibration generated in the vehicle body, the vibration control device comprising a controller for determining a control input, detects pressure in the fluid actuator, and outputs the proportionality by the detection output. A vibration control device for a railway vehicle, characterized in that a pressure compensator is added to compensate for a decrease in vibration control performance caused by a control valve operation delay.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011016441A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Sumitomo Metal Ind Ltd Vehicle body inclination control device for railway vehicle
JP2020024006A (en) * 2018-08-08 2020-02-13 Kyb株式会社 Railroad vehicular damper

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