Development of the Procedure for Verifying the Feasibility of Designing an Active Suspension System for Transport Carriages
| dc.contributor.author | Ershova, N. | en |
| dc.contributor.author | Bondarenko, Iryna O. | en |
| dc.contributor.author | Shibko, O. | en |
| dc.contributor.author | Velmagina, N. | en |
| dc.date.accessioned | 2019-01-21T07:25:31Z | |
| dc.date.available | 2019-01-21T07:25:31Z | |
| dc.date.issued | 2018 | |
| dc.description | N. Ershova: ORCID 0000-0003-0198-0883; I. Bondarenko: ORCID 0000-0003-4717-3032 ; O. Shibko: ORCID 0000-0001-5894-0642; N. Velmagina: ORCID 0000-0002-5584-3748 | en |
| dc.description.abstract | ENG: We have proposed techniques using which made it possible to solve a nonlinear algebraic Riccati equation for dynamic systems with degrees of freedom. A constraint was imposed on the structure of a designed railroad carriage. We employed, as an analogue, a symmetrical carriage whose suspension system contains elastic-dissipative links with linear characteristics. This allowed us to devise a procedure for designing a suspension system for a railroad carriage. The criterion when choosing the weight coefficients of quality was the requirement to ensure comfortable conditions for passengers and a locomotive crew. Therefore, the system must experience an oscillatory process with small amplitudes; the frequency of natural oscillations of the body should not exceed 2 Hz. We have performed decomposition of the dynamic programming method for continuous stochastic systems, which made it possible to develop a procedure for a phased suspension system design. The procedure is suitable for use when designing suspensions for carriages running at regular and high-speed speed. The first stage implies designing a passive suspension system. The second stage involves a validation of the feasibility of designing devices to control parameters of the elastic-dissipative links in a suspension system of transport carriages using the optimal Kalman-Bucy filters. The modeling proved that control over parameters of elastic-dissipative links improves the dynamics of transport carriages. Damping control alone could reduce the body's center of mass acceleration by more than two times and hence decrease dynamic loads in the system. The Kalman-Bucy algorithm makes it possible to obtain optimal parameters of the elastic-dissipative links in a suspension system in complex dynamic systems. The procedure could be used independently and as part of the technique for a phased design of the suspension system. The procedure was demonstrated using test examples. The procedure is implemented in the simulation system. Control over parameters of the elastic-dissipative links in a suspension system of transport carriages would make it possible, first, to create comfortable working conditions for a locomotive crew and passengers, second, to improve operation reliability and motion safety of rolling stock by reducing dynamic loads. | en |
| dc.description.abstract | UKR: Запропоновано технiчнi прийоми, за допомогою яких вдалося вирiшити нелiнiйне рiвняння алгебри Рiккатi для динамiчних систем з ступенями свободи. Введено обмеження на структуру проектованого залiзничного екiпажу. Як аналог взято симетричний екiпаж, в системi пiдвiшування якого встановленi пружно-дисипативнi зв'язки з лiнiйними характеристиками. Це дозволило розробити методику проектування системи пiдвiшування залiзничного екiпажу. Критерiєм при виборi вагових коефiцiєнтiв якостi було прийнято вимогу забезпечення комфортних умов пасажирам i локомотивної бригадi. Тому в системi повинен спостерiгатися коливальний процес з малими амплiтудами i частота власних коливань кузова не повинна перевищувати 2 Гц. Виконано декомпозицiю методу динамiчного програмування для безперервних стохастичних систем, що дозволило розробити методологiю поетапного проектування системи пiдвiшування. Методика придатна для використання при проектуваннi пiдвiски екiпажiв звичайного i високошвидкiсного руху. На першому етапi проектується пасивна система пiдвiшування. Другий етап передбачає перевiрку доцiльностi розробки пристроїв управлiння параметрами пружно-дисипативних зв'язкiв системи пiдвiшування транспортних екiпажiв за допомогою оптимальних фiльтрiв Калмана-Бьюсi. Шляхом моделювання доведено, що управлiння параметрами пружно-дисипативних зв'язкiв покращує динамiку транспортних екiпажiв. Тiльки управлiння демпфуванням бiльш нiж в два рази може зменшити прискорення центру мас кузова i, отже, зменшити динамiчнi навантаження в системi. Алгоритм Калмана-Бьюсi дозволяє отримувати оптимальнi параметри пружно-дисипативних зв'язкiв системи пiдвiшування складних динамiчних систем. Методику можна використовувати самостiйно i в складi методики поетапного проектування системи пiдвiшування. Iлюстрацiя методики виконана на тестових прикладах. Методика реалiзована в системi моделювання. Управлiння параметрами пружно-дисипативних зв'язкiв системи пiдвiшування транспортних екiпажiв дозволить, по-перше, створити комфортнi умови роботи локомотивної бригади i пасажирам, по-друге, пiдвищити надiйнiсть роботи i безпеку руху рухомого складу за рахунок зменшення динамiчних навантажень. | uk_UA |
| dc.description.abstract | RUS: Предложены технические приемы, с помощью которых удалось решить нелинейное алгебраическое уравнение Риккати для динамических систем со степенями свободы. Введено ограничение на структуру проектируемого железнодорожного экипажа. Как аналог взят симметричный экипаж, в системе подвешивания которого установлены упруго-диссипативные связи с линейными характеристиками. Это позволило разработать методику проектирования системы подвешивания железнодорожного экипажа. Критерием при выборе весовых коэффициентов качества было принято требование обеспечения комфортных условий для пассажиров и локомотивной бригады. Следовательно, система должна испытывать колебательный процесс с малыми амплитудами и частота собственных колебаний кузова не должна превышать 2 Гц. Выполнена декомпозиция метода динамического программирования для непрерывных стохастических систем, что позволило разработать методологию поэтапного проектирования системы подвешивания. Методика пригодна для использования при проектировании подвески экипажей обычного и высокоскоростного движения. На первом этапе проектируется пассивная система подвешивания. Второй этап предусматривает проверку целесообразности разработки устройств управления параметрами упруго-диссипативных связей системы подвешивания транспортных экипажей с помощью оптимальных фильтров Калмана-Бьюси. Путем моделирования доказано, что управления параметрами упруго-диссипативных связей улучшает динамику транспортных экипажей. Только управления демпфированием более чем в два раза может уменьшить ускорение центра масс кузова и, следовательно, уменьшить динамические нагрузки в системе. Алгоритм Калмана-Бьюси позволяет получать оптимальные параметры упруго-диссипативных связей системы подвешивания сложных динамических систем. Методику можно использовать самостоятельно и в составе методики поэтапного проектирования системы подвешивания. Иллюстрация методики выполнена на тестовых примерах. Методика реализована в системе моделирования. Управление параметрами упруго-диссипативных связей системы подвешивания транспортных экипажей позволит, во-первых, создать комфортные условия труда для локомотивной бригады и пассажиров, во-вторых, повысить надежность работы и безопасность движения подвижного состава за счет уменьшения динамических нагрузок. | ru_RU |
| dc.description.sponsorship | Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры | uk_UA |
| dc.identifier | doi: 10.15587/1729-4061.2018.131534 | en |
| dc.identifier.citation | Development of the Procedure for Verifying the Feasibility of Designing an Active Suspension System for Transport Carriages / N. Ershova, I. Bondarenko, O. Shibko, N. Velmagin // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2018. – Vol. 3, № 7 (93). – Р. 53–63. – DOI: 10.15587/1729-4061.2018.131534. | en |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/10995 | en |
| dc.identifier.uri | http://journals.uran.ua/eejet/article/view/131534/132036 | en |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | НВП ПП «Технологічний Центр», Харьків | uk_UA |
| dc.subject | Kalman-Bucy filter | en |
| dc.subject | transport carriage | en |
| dc.subject | control over parameters of elastic-dissipative links | en |
| dc.subject | complex dynamic systems | en |
| dc.subject | фiльтр Калмана-Бьюсi | uk_UA |
| dc.subject | транспортний екiпаж | uk_UA |
| dc.subject | управлiння параметрами пружно-дисипативних зв'язкiв | uk_UA |
| dc.subject | складнi динамiчнi системи | uk_UA |
| dc.subject | фильтр Калмана-Бьюси | ru_RU |
| dc.subject | транспортный экипаж | ru_RU |
| dc.subject | контроль параметров упруго-диссипативных связей | ru_RU |
| dc.subject | сложные динамические системы | ru_RU |
| dc.subject | КККГ | uk_UA |
| dc.title | Development of the Procedure for Verifying the Feasibility of Designing an Active Suspension System for Transport Carriages | en |
| dc.title.alternative | Розробка методики перевірки доцільності розробки системи активної підвіски для транспортних екіпажів | uk_UA |
| dc.title.alternative | Разработка методики проверки целесообразности проектирования активной подвесной системы для транспортных экипажей | ru_RU |
| dc.type | Article | en |