小学期课程设计报告附录.docx

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小学期课程设计报告附录

附录1车体垂向振动模型MATLAB仿真编程代码

（1）

clearall;

clc;

%设置常量

mc=44200;%车体c质量:

kg

mb=3250;%转向架b质量:

kg

mw=1500;%轮对w质量:

kg

Ic=2.5e6;%车体c点头转动惯量:

kg*m2

Icx=161380;%车体c侧滚转动惯量:

kg*m2

Ib=3650;%转向架b点头转动惯量:

kg*m2

Ibx=3650;%转向架b侧滚转动惯量:

kg*m2

Iwx=1200;%轮对侧滚转动惯量:

kg*m2

lc=9.5;%转向架间距离的一半:

m

ks=2.5e6;%二系轴箱悬挂劲度系数:

N/m

kp=2.1e6;%一系轴箱悬挂劲度系数:

N/m

cs=2.0e5;%二系轴箱阻尼系数：

N*s/m

cp=5.0e4;%一系轴箱阻尼系数：

N*s/m

lb=1.25;%轮对间距离的一半:

m

kr=1.0e8;%钢轨系数：

N/m

g=9.8;%重力加速度:

m/s2%a-加速度，v-速度，x-位移，alpha-角加速度，omega-角速度，thet-偏转角

%数值积分格式中常数：

phi，psi

%初始化

phi=0.5;psi=0.5;i=1;tt=0.0001;n=90000;tz=9;

%变量声明

xc=zeros（1,n）;xb1=zeros（1,n）;xb2=zeros（1,n）;

xw1=zeros（1,n）;xw2=zeros（1,n）;xw3=zeros（1,n）;xw4=zeros（1,n）;

xx1=zeros（1,n）;xx2=zeros（1,n）;xx3=zeros（1,n）;xx4=zeros（1,n）;

vc=zeros（1,n）;vb1=zeros（1,n）;vb2=zeros（1,n）;

vw1=zeros（1,n）;vw2=zeros（1,n）;vw3=zeros（1,n）;vw4=zeros（1,n）;

ac=zeros（1,n）;ab1=zeros（1,n）;ab2=zeros（1,n）;

aw1=zeros（1,n）;aw2=zeros（1,n）;aw3=zeros（1,n）;aw4=zeros（1,n）;

thetc=zeros（1,n）;thetb1=zeros（1,n）;thetb2=zeros（1,n）;

omegac=zeros（1,n）;omegab1=zeros（1,n）;omegab2=zeros（1,n）;

alphac=zeros（1,n）;alphab1=zeros（1,n）;alphab2=zeros（1,n）;

Fs1=zeros（1,n）;Fs2=zeros（1,n）;

Fp1=zeros（1,n）;Fp2=zeros（1,n）;Fp3=zeros（1,n）;Fp4=zeros（1,n）;

Fw1=zeros（1,n）;Fw2=zeros（1,n）;Fw3=zeros（1,n）;Fw4=zeros（1,n）;

%设起步时刻i=1,t=0

Fs1（i）=ks*（xb1（i）-lc*thetc（i）-xc（i））+cs*（vb1（i）-lc*omegac（i）-vc（i））;

Fs2（i）=ks*（xb2（i）+lc*thetc（i）-xc（i））+cs*（vb2（i）+lc*omegac（i）-vc（i））;

Fp1（i）=kp*（xw1（i）+lb*thetb1（i）-xb1（i））+cp*（vw1（i）+lb*omegab1（i）-vb1（i））;

Fp2（i）=kp*（xw2（i）-lb*thetb1（i）-xb2（i））+cp*（vw2（i）-lb*omegab1（i）-vb1（i））;

Fp3（i）=kp*（xw3（i）+lb*thetb2（i）-xb2（i））+cp*（vw3（i）+lb*omegab2（i）-vb2（i））;

Fp4（i）=kp*（xw4（i）-lb*thetb2（i）-xb2（i））+cp*（vw4（i）-lb*omegab2（i）-vb2（i））;

Fw1（i）=kr*（xx1（i）-xw1（i））;

Fw2（i）=kr*（xx2（i）-xw2（i））;

Fw3（i）=kr*（xx3（i）-xw3（i））;

Fw4（i）=kr*（xx4（i）-xw4（i））;

ab1（i）=（Fp1（i）+Fp2（i）-Fs1（i）-mb*g）/mb;

ab2（i）=（Fp3（i）+Fp4（i）-Fs2（i）-mb*g）/mb;

alphab1（i）=lb*（Fp2（i）-Fp1（i））/Ib;

alphab2（i）=lb*（Fp4（i）-Fp3（i））/Ib;

ac（i）=（Fs1（i）+Fs2（i）-mc*g）/mc;

alphac（i）=lc*（Fs1（i）-Fs2（i））/Ic;

aw1（i）=（Fw1（i）-Fp1（i）-mw*g）/mw;

aw2（i）=（Fw2（i）-Fp2（i）-mw*g）/mw;

aw3（i）=（Fw3（i）-Fp3（i）-mw*g）/mw;

aw4（i）=（Fw4（i）-Fp4（i）-mw*g）/mw;

%数值积分

xc（i+1）=xc（i）+vc（i）*tt+（0.5+psi）*ac（i）*tt^2-psi*ac（i）*tt^2;

vc（i+1）=vc（i）+（1+phi）*ac（i）*tt-phi*ac（i）*tt;

thetc（i+1）=thetc（i）+omegac（i）*tt+（0.5+psi）*alphac（i）*tt^2-psi*alphac（i）*tt^2;

omegac（i+1）=omegac（i）+（1+phi）*alphac（i）*tt-phi*alphac（i）*tt;

xb1（i+1）=xb1（i）+vb1（i）*tt+（0.5+psi）*ab1（i）*tt^2-psi*ab1（i）*tt^2;

vb1（i+1）=vb1（i）+（1+phi）*ab1（i）*tt-phi*ab1（i）*tt;

thetb1（i+1）=thetb1（i）+omegab1（i）*tt+（0.5+psi）*alphab1（i）*tt^2-psi*alphab1（i）*tt^2;

omegab1（i+1）=omegab1（i）+（1+phi）*alphab1（i）*tt-phi*alphab1（i）*tt;

xb2（i+1）=xb2（i）+vb2（i）*tt+（0.5+psi）*ab2（i）*tt^2-psi*ab2（i）*tt^2;

vb2（i+1）=vb2（i）+（1+phi）*ab2（i）*tt-phi*ab2（i）*tt;

thetb2（i+1）=thetb2（i）+omegab2（i）*tt+（0.5+psi）*alphab2（i）*tt^2-psi*alphab2（i）*tt^2;

omegab2（i+1）=omegab2（i）+（1+phi）*alphab2（i）*tt-phi*alphab2（i）*tt;

xw1（i+1）=xw1（i）+vw1（i）*tt+（0.5+psi）*aw1（i）*tt^2-psi*aw1（i）*tt^2;

vw1（i+1）=vw1（i）+（1+phi）*aw1（i）*tt-phi*aw1（i）*tt;

xw2（i+1）=xw2（i）+vw2（i）*tt+（0.5+psi）*aw2（i）*tt^2-psi*aw2（i）*tt^2;

vw2（i+1）=vw2（i）+（1+phi）*aw2（i）*tt-phi*aw2（i）*tt;

xw3（i+1）=xw3（i）+vw3（i）*tt+（0.5+psi）*aw3（i）*tt^2-psi*aw3（i）*tt^2;

vw3（i+1）=vw3（i）+（1+phi）*aw3（i）*tt-phi*aw3（i）*tt;

xw4（i+1）=xw4（i）+vw4（i）*tt+（0.5+psi）*aw4（i）*tt^2-psi*aw4（i）*tt^2;

vw4（i+1）=vw4（i）+（1+phi）*aw4（i）*tt-phi*aw4（i）*tt;

i=i+1;

fort=0.0001:

（tz/n）:

（tz/3）

%车体模型

Fs1（i）=ks*（xb1（i）-lc*thetc（i）-xc（i））+cs*（vb1（i）-lc*omegac（i）-vc（i））;

Fs2（i）=ks*（xb2（i）+lc*thetc（i）-xc（i））+cs*（vb2（i）+lc*omegac（i）-vc（i））;

Fp1（i）=kp*（xw1（i）+lb*thetb1（i）-xb1（i））+cp*（vw1（i）+lb*omegab1（i）-vb1（i））;

Fp2（i）=kp*（xw2（i）-lb*thetb1（i）-xb2（i））+cp*（vw2（i）-lb*omegab1（i）-vb1（i））;

Fp3（i）=kp*（xw3（i）+lb*thetb2（i）-xb2（i））+cp*（vw3（i）+lb*omegab2（i）-vb2（i））;

Fp4（i）=kp*（xw4（i）-lb*thetb2（i）-xb2（i））+cp*（vw4（i）-lb*omegab2（i）-vb2（i））;

Fw1（i）=kr*（xx1（i）-xw1（i））;

Fw2（i）=kr*（xx2（i）-xw2（i））;

Fw3（i）=kr*（xx3（i）-xw3（i））;

Fw4（i）=kr*（xx4（i）-xw4（i））;

ab1（i）=（Fp1（i）+Fp2（i）-Fs1（i）-mb*g）/mb;

ab2（i）=（Fp3（i）+Fp4（i）-Fs2（i）-mb*g）/mb;

alphab1（i）=lb*（Fp2（i）-Fp1（i））/Ib;

alphab2（i）=lb*（Fp4（i）-Fp3（i））/Ib;

ac（i）=（Fs1（i）+Fs2（i）-mc*g）/mc;

alphac（i）=lc*（Fs1（i）-Fs2（i））/Ic;

aw1（i）=（Fw1（i）-Fp1（i）-mw*g）/mw;

aw2（i）=（Fw2（i）-Fp2（i）-mw*g）/mw;

aw3（i）=（Fw3（i）-Fp3（i）-mw*g）/mw;

aw4（i）=（Fw4（i）-Fp4（i）-mw*g）/mw;

%数值积分

xc（i+1）=xc（i）+vc（i）*tt+（0.5+psi）*ac（i）*tt^2-psi*ac（i-1）*tt^2;

vc（i+1）=vc（i）+（1+phi）*ac（i）*tt-phi*ac（i-1）*tt;

thetc（i+1）=thetc（i）+omegac（i）*tt+（0.5+psi）*alphac（i）*tt^2-psi*alphac（i-1）*tt^2;

omegac（i+1）=omegac（i）+（1+phi）*alphac（i）*tt-phi*alphac（i-1）*tt;

xb1（i+1）=xb1（i）+vb1（i）*tt+（0.5+psi）*ab1（i）*tt^2-psi*ab1（i-1）*tt^2;

vb1（i+1）=vb1（i）+（1+phi）*ab1（i）*tt-phi*ab1（i-1）*tt;

thetb1（i+1）=thetb1（i）+omegab1（i）*tt+（0.5+psi）*alphab1（i）*tt^2-psi*alphab1（i-1）*tt^2;

omegab1（i+1）=omegab1（i）+（1+phi）*alphab1（i）*tt-phi*alphab1（i-1）*tt;

xb2（i+1）=xb2（i）+vb2（i）*tt+（0.5+psi）*ab2（i）*tt^2-psi*ab2（i-1）*tt^2;

vb2（i+1）=vb2（i）+（1+phi）*ab2（i）*tt-phi*ab2（i-1）*tt;

thetb2（i+1）=thetb2（i）+omegab2（i）*tt+（0.5+psi）*alphab2（i）*tt^2-psi*alphab2（i-1）*tt^2;

omegab2（i+1）=omegab2（i）+（1+phi）*alphab2（i）*tt-phi*alphab2（i-1）*tt;

xw1（i+1）=xw1（i）+vw1（i）*tt+（0.5+psi）*aw1（i）*tt^2-psi*aw1（i-1）*tt^2;

vw1（i+1）=vw1（i）+（1+phi）*aw1（i）*tt-phi*aw1（i-1）*tt;

xw2（i+1）=xw2（i）+vw2（i）*tt+（0.5+psi）*aw2（i）*tt^2-psi*aw2（i-1）*tt^2;

vw2（i+1）=vw2（i）+（1+phi）*aw2（i）*tt-phi*aw2（i-1）*tt;

xw3（i+1）=xw3（i）+vw3（i）*tt+（0.5+psi）*aw3（i）*tt^2-psi*aw3（i-1）*tt^2;

vw3（i+1）=vw3（i）+（1+phi）*aw3（i）*tt-phi*aw3（i-1）*tt;

xw4（i+1）=xw4（i）+vw4（i）*tt+（0.5+psi）*aw4（i）*tt^2-psi*aw4（i-1）*tt^2;

vw4（i+1）=vw4（i）+（1+phi）*aw4（i）*tt-phi*aw4（i-1）*tt;

i=i+1;

end

fort=（tz/3+0.0001）:

0.0001:

tz

%激扰

xx1（i）=0.05*sin（1*pi*t）;

xx2（i）=0.05*sin（2*pi*t）;

xx3（i）=0.05*sin（3*pi*t）;

xx4（i）=0.05*sin（4*pi*t）;

%车体模型

Fs1（i）=ks*（xb1（i）-lc*thetc（i）-xc（i））+cs*（vb1（i）-lc*omegac（i）-vc（i））;

Fs2（i）=ks*（xb2（i）+lc*thetc（i）-xc（i））+cs*（vb2（i）+lc*omegac（i）-vc（i））;

Fp1（i）=kp*（xw1（i）+lb*thetb1（i）-xb1（i））+cp*（vw1（i）+lb*omegab1（i）-vb1（i））;

Fp2（i）=kp*（xw2（i）-lb*thetb1（i）-xb2（i））+cp*（vw2（i）-lb*omegab1（i）-vb1（i））;

Fp3（i）=kp*（xw3（i）+lb*thetb2（i）-xb2（i））+cp*（vw3（i）+lb*omegab2（i）-vb2（i））;

Fp4（i）=kp*（xw4（i）-lb*thetb2（i）-xb2（i））+cp*（vw4（i）-lb*omegab2（i）-vb2（i））;

Fw1（i）=kr*（xx1（i）-xw1（i））;

Fw2（i）=kr*（xx2（i）-xw2（i））;

Fw3（i）=kr*（xx3（i）-xw3（i））;

Fw4（i）=kr*（xx4（i）-xw4（i））;

ab1（i）=（Fp1（i）+Fp2（i）-Fs1（i）-mb*g）/mb;

ab2（i）=（Fp3（i）+Fp4（i）-Fs2（i）-mb*g）/mb;

alphab1（i）=lb*（Fp2（i）-Fp1（i））/Ib;

alphab2（i）=lb*（Fp4（i）-Fp3（i））/Ib;

ac（i）=（Fs1（i）+Fs2（i）-mc*g）/mc;

alphac（i）=lc*（Fs1（i）-Fs2（i））/Ic;

aw1（i）=（Fw1（i）-Fp1（i）-mw*g）/mw;

aw2（i）=（Fw2（i）-Fp2（i）-mw*g）/mw;

aw3（i）=（Fw3（i）-Fp3（i）-mw*g）/mw;

aw4（i）=（Fw4（i）-Fp4（i）-mw*g）/mw;

ifi==n

break;

end

%数值积分

xc（i+1）=xc（i）+vc（i）*tt+（0.5+psi）*ac（i）*tt^2-psi*ac（i-1）*tt^2;

vc（i+1）=vc（i）+（1+phi）*ac（i）*tt-phi*ac（i-1）*tt;

thetc（i+1）=thetc（i）+omegac（i）*tt+（0.5+psi）*alphac（i）*tt^2-psi*alphac（i-1）*tt^2;

omegac（i+1）=omegac（i）+（1+phi）*alphac（i）*tt-phi*alphac（i-1）*tt;

xb1（i+1）=xb1（i）+vb1（i）*tt+（0.5+psi）*ab1（i）*tt^2-psi*ab1（i-1）*tt^2;

vb1（i+1）=vb1（i）+（1+phi）*ab1（i）*tt-phi*ab1（i-1）*tt;

thetb1（i+1）=thetb1（i）+omegab1（i）*tt+（0.5+psi）*alphab1（i）*tt^2-psi*alphab1（i-1）*tt^2;

omegab1（i+1）=omegab1（i）+（1+phi）*alphab1（i）*tt-phi*alphab1（i-1）*tt;

xb2（i+1）=xb2（i）+vb2（i）*tt+（0.5+psi）*ab2（i）*tt^2-psi*ab2（i-1）*tt^2;

vb2（i+1）=vb2（i）+（1+phi）*ab2（i）*tt-phi*ab2（i-1）*tt;

thetb2（i+1）=thetb2（i）+omegab2（i）*tt+（0.5+psi）*alphab2（i）*tt^2-psi*alphab2（i-1）*tt^2;

omegab2（i+1）=omegab2（i）+（1+phi）*alphab2（i）*tt-phi*alphab2（i-1）*tt;

xw1（i+1）=xw1（i）+vw1（i）*tt+（0.5+psi）*aw1（i）*tt^2-psi*aw1（i-1）*tt^2;

vw1（i+1）=vw1（i）+（1+phi）*aw1（i）*tt-phi*aw1（i-1）*tt;

xw2（i+1）=xw2（i）+vw2（i）*tt+（0.5+psi）*aw2（i）*tt^2-psi*aw2（i-1）*tt^2;

vw2（i+1）=vw2（i）+（1+phi）*aw2（i）*tt-phi*aw2（i-1）*tt;

xw3（i+1）=xw3（i）+vw3（i）*tt+（0.5+psi）*aw3（i）*tt^2-psi*aw3（i-1）*tt^2;

vw3（i+1）=vw3（i）+（1+phi）*aw3（i）*tt-phi*aw3（i-1）*tt;

xw4（i+1）=xw4（i）+vw4（i）*tt+（0.5+psi）*aw4（i）*tt^2-psi*aw4（i-1）*tt^2;

vw4（i+1）=vw4（i）+（1+phi）*aw4（i）*tt-phi*aw4（i-1）*tt;

i=i+1;

end

tw=linspace（0,tz/3,n/3）;

t=linspace（0,2*tz/3,2*n/3）;

%无激扰绘图

xc_xb1figure=figure

（1）;

plot（tw,xc（1:

30000）,tw,xb1（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'x（m）'）,title（'车体c与转向架b1的沉浮位移'）;

legend（'车体c','转向架b1'）;

xb1_xb2figure=figure

（2）;

plot（tw,xb1（1:

30000）,tw,xb2（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'x（m）'）,title（'转向架b1与转向架b2的沉浮位移'）;

legend（'转向架b1','转向架b2'）;

xw1_xw3figure=figure（3）;

plot（tw,xw1（1:

30000）,tw,xw3（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'x（m）'）,title（'轮对1与轮对3的沉浮位移'）;

legend（'轮对1','轮对3'）;

thetc_thetb1figure=figure（4）;

plot（tw,thetc（1:

30000）,tw,thetb1（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'thet（rad）'）,title（'车体c与转向架b1的点头角位移'）;

legend（'车体c','转向架b1'）;

vc_vb1figure=figure（5）;

plot（tw,vc（1:

30000）,tw,vb1（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'v（m/s）'）,title（'车体c与转向架b1的沉浮速度'）;

legend（'车体c','转向架b1'）;

vb1_vb2figure=figure（6）;

plot（tw,vb1（1:

30000）,tw,vb2（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'v（m/s）'）,title（'转向架b1与转向架b2的沉浮速度'）;

legend（'转向架b1','转向架b2'）;

vw1_vw3figure=figure（7）;

plot（tw,vw1（1:

30000）,tw,vw3（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'v（m/s）'）,title（'轮对1与轮对3的沉浮速度'）;

legend（'轮对','轮对3'）;

omegac_omegab1figure=figure（8）;

plot（tw,omegac（1:

30000）,tw,omegab1（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'omega（rad/s）'）,title（'车体c与转向架b1的点头角速度'）;

legend（'车体c','转向架b1'）;

ac_ab1figure=figure（9）;

plot（tw,ac（1:

30000）,tw,ab1（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'v（m/s2）'）,title（'车体c与转向架b1的沉浮加速度'）;

legend（'车体c','转向架b1'）;

ab1_ab2figure=figure（10）;

plot（tw,ab1（1:

30000）,tw,ab2（1:

30000）,'r-.'）;

gridon;xlabel（'Time（s）'）,ylabel（'v（m/s2）'）,title（'转向架b1与转向架b2的沉浮加速度'）;

legend（'转向架b1','转向架b2'）;

aw1_aw3figure=figure（11）;

plot（tw,a