随机干扰下横向互联空气悬架车身高度控制

以横向互联空气悬架车辆为研究对象,设计了与横向互联气路相协调的车身高度调节系统,建立了随机干扰下车身高度调节数学模型.基于传统高度控制目标设计模糊控制器,通过搭建试验台架验证其在干扰下的实际效果.考虑到若将随机激励下测量所得的带噪的高度信号直接作为控制输入将对系统判断造成干扰,提出了以目标高度对应空气弹簧内气体质量作为控制目标,并对先前模糊控制器输入及控制规则进行修改.在此基础上,为保证车高调节过程中车身姿态的稳定,制定了"追逐式"高度调节策略,并在Matlab/Simulink中搭建模型进行仿真分析.结果表明:该控制目标及策略在随机路面干扰下能快速调节车身高度至目标高度,相比于车身高度未调节时,切换过程中簧上质量加速度均方根值无恶化迹象,保留了车辆悬架的减振性能,能有效保证车高调节过程中车身姿态的稳定性.     

闭环空气悬架系统的车身 高度与姿态控制

针对传统车身高度调节方法导致的闭环空气悬架系统较大俯仰角问题,提出两种不同车身步进控制算法,得到各个空气弹簧的目标高度.利用比例-积分-微分(PID)控制器对电磁阀的电流信号占空比进行调节.将提出的两种控制算法在MATLAB/Simulink进行实现,并与AMESim平台上建立的空气悬架模型进行联合仿真.仿真结果表明:两种算法都能减小车身高度控制过程中造成的俯仰角,且第二种步进控制方法的效果更优.     

半挂车电控空气悬架车高调节模糊与PWM控制研究

将传统半挂车空气悬架的机械式旋转滑阀和高度阀分别用高度传感器和电磁阀代替,设计了半挂车用电子控制空气悬架。分析了电控空气悬架高度切换时管路元件(含电磁阀)气体流动性过程,橡胶气囊内气体热力学过程和簧载质量动力学过程,建立了车身高度调节的非线性模型。针对高度调节过程中出现的超调和振荡现象,设计了模糊算法/PWM控制器并进行了仿真模拟。结果表明,该控制策略是可行的,有效提高了高度切换准确性及电控悬架系统的稳定性。     

互联式空气悬架动态特性试验研究

将传统空气悬架的空气弹簧通过管路互联,使空气弹簧间可以进行气体交换,构成互联式空气悬架。空气弹簧的互联改变了悬架的刚度,通过合理地控制可进一步提高空气悬架的性能。先分析互联式空气悬架的结构与工作机理,然后搭建其半实物模型及其动态特性测试系统。试验结果表明,空气悬架的"侧向互联"可降低簧上质量在中频段(5~9 Hz)的垂向加速度、车身侧倾角与质心附近的侧倾角加速度;但使得该频段内的悬架动行程增加。当振幅较小时,互联式空气悬架对车辆性能各项指标的改善变弱。在分析试验结果的基础上,总结了互联式空气悬架在设计过程中需要遵循的规律,得到的相关结论将为互联式空气悬架的设计和应用提供理论参考。     

基于空气弹簧充放气特性的汽车运行姿态控制

根据汽车的工作特点,结合空气弹簧的充放气特性,设计了汽车运行姿态控制系统及其控制策略.为了提高汽车的侧向稳定性,设计了空气悬架刚度调节控制器,在侧倾危险状况下,及时调整空气悬架的刚度,提高了汽车的侧向稳定性,减少了汽车侧翻事故的发生.为了满足常规工况下的工作装置需要,设计了车身水平位置调节控制器,控制车身的水平位置.在汽车行驶速度为80km·h-1、方向盘转角为200°的情况下进行仿真试验,汽车左侧空气悬架的刚度上升了12.5％,右侧空气悬架刚度下降了13.3％,汽车侧倾角稳定在4.1°.结果表明汽车运行姿态控制系统能够较好地控制汽车运行姿态.     

横向互联空气悬架客车的平顺性和操稳性研究

为研究横向互联空气悬架对车辆行驶平顺性和操纵稳定性的影响,建立横向互联空气弹簧的Simulink仿真模型,将弹簧力引入到使用ADAMS软件建立的某型客车的多体动力学模型,将两者整合为横向互联空气悬架客车的联合仿真模型,并通过实车试验验证了仿真模型的准确性。利用仿真模型,分别对横向互联空气悬架客车和非互联空气悬架客车进行平顺性和操纵稳定性研究。研究结果显示,在随机路面输入仿真工况下,与非互联空气悬架客车相比,横向互联空气悬架客车的车身质心处加权加速度均方根值改善约37.36%,表明横向互联空气悬架可有效地缓和路面激励造成的车辆振动,改善车辆的行驶平顺性;在稳态回转仿真工况下,相对于非互联空气悬架车辆,横向互联空气悬架客车的车身侧倾角增加约6.80%,车身侧倾度的评价计分结果也低于非互联空气悬架客车,表明横向互联空气悬架导致车辆在转弯过程中的侧倾稳定性较差,车辆的操纵稳定性受到不良影响;由横向互联空气悬架客车的操纵稳定性与行驶平顺性研究结果发现,横向互联空气悬架车辆的操纵稳定性与行驶平顺性存在矛盾,因此需要制定合理的控制策略,根据行驶工况实时对互联状态做出调整,以期在保障车辆操纵稳定性的同时,提升车辆的行驶平顺性。     

电动化底盘主动悬架系统高度与阻尼集成控制

为解决电动化底盘主动悬架系统车身高度或可调阻尼的单独控制问题,改善车辆的整车减振性能,提出了一种车身高度与可调阻尼集成控制的主动悬架集成控制系统,以空气包取代传统的螺旋弹簧,以阻尼分级可调的减振器取代传统减振器,车身高度控制在正常车高模式、车身升高模式和车身降低模式之间切换,可调阻尼控制在软压缩软回弹模式、硬压缩软回弹模式、软压缩硬回弹模式和硬压缩硬回弹模式之间切换。进行了不同模式下车速为60 km/h工况下的蛇行试验实车道路测试,并分析了主动悬架集成控制系统对整车动态特性的影响。结果表明,不同模式下的方向盘转角分别为74.515 0、69.603 2、66.315 8和65.890 7 deg,方向盘转矩分别为4.523 8、4.440 0、4.594 4和4.470 9 N·m,车身侧倾角分别为3.210 3、3.089 9、2.987 7和3.195 8 deg,车身横摆角速度分别为16.790 1、15.925 9、15.108 0和15.149 9 deg/s,侧向加速度分别为0.570 0、0.548 8、0.530 9和0.541 8 g;车身高度与可调阻尼集成控制系统实现了主动悬架系统与整车的良好匹配,提升了车辆的综合性能;验证了主动悬架系统集成控制策略及其结构设计的可行性。对车辆底盘集成控制系统的设计及控制策略的研究具有重要的理论研究价值和工程应用前景。     

半主动空气悬架建模与神经元自适应控制

为了研究神经元自适应控制在半主动空气悬架中的应用,建立半主动空气悬架的整车动力学模型,通过实车道路试验,验证所建模型的正确性.提出半主动空气悬架神经元自适应控制策略,在仿真计算基础上,研究半主动空气悬架的动态性能,结果表明,半主动空气悬架神经元自适应控制可有效衰减车身振动,减小车身俯仰角加速度、侧倾角加速度,协调了车辆行驶平顺性与操作稳定性间的矛盾.     

基于模型预测的阻尼与车身高度协同控制

为有效协同空气悬架中的阻尼与车身高度控制,基于模型预测控制理论,以整车综合评价指标为成本函数,当前状态下车身高度与可调阻尼减振器所能生成的悬架力为约束,设计了模型预测控制器,求解当前状态下的最优悬架力.利用可调阻尼减振器改变阻尼系数配合车身高度充放气操作使悬架生成该最优悬架力,以此获得阻尼与车身高度的协同.结果表明:所提协同控制策略切实可行,可大幅改善悬架的簧上质量加速度和轮胎动载荷均方根值;在有减速带工况下,协同控制策略能有效缩小25％的簧上质量加速度峰值和19％的簧下质量加速度峰值,而在转弯工况下,能缩小17％的簧上质量侧倾角峰值.     

基于模糊阻抗控制的车辆液压主动悬架研究

为更好地权衡车辆的操纵稳定性和行驶平顺性,建立了一种模糊阻抗液压主动悬架的控制策略。通过建立的1/4车辆主动悬架模型和液压作动器模型,设计了带有位置闭环、力闭环的阻抗控制器,阻抗控制跟踪车轮动载荷,位置闭环采用模糊控制以跟踪由阻抗控制确定的车身期望垂直位置,力闭环采用比例积分(PI)控制以追踪控制器的期望力,同时分析了阻抗参数与车辆行驶平顺性和操纵稳定性之间的关系。利用Matlab20116/Simulink搭建了带有0.1 m高凸起的B级路面输入及液压主动悬架系统模型,仿真结果表明,相对于被动悬架,液压主动悬架的车身垂直加速度、悬架动挠度及车轮动位移分别下降了39.97%,49.46%和23.63%,该控制策略能有效提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

基于新型减振支柱的半主动悬架特性研究

为了解决传统半主动悬架减振器有限的阻尼调节范围很难满足所有控制策略要求的问题,提出了刚度和阻尼偶联可调的一体式悬架减振支柱结构。介绍了该减振支柱的结构组成、阻尼和刚度的调节原理与耦合关系,分析了新型减振支柱的非线性刚度和阻尼特性。建立了采用新型减振支柱的二自由度半主动悬架系统模型,运用MATLAB/SIMULINK对半主动悬架模型进行仿真计算。根据仿真结果得到了路面条件、车速、悬架阻尼和空气弹簧初始气压对半主动悬架性能的影响规律。仿真结果显示:在三种典型路面和车速工况下,当减振器的阻尼状态为"高"、空气弹簧的初始气压为0.4 MPa时,半主动悬架的车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程分别比原车被动悬架至少降低6%、10%和18%。表明采用新型减振支柱的半主动悬架可以根据车辆行驶工况,对减振支柱的刚度特性和阻尼特性进行匹配,实现降低车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程的目标,从而改善车辆行驶平顺性、行驶安全性以及机动性。     

基于变结构与PID联合控制策略的车身高度控制仿真

对采用油气主动悬架的车辆车身高度进行控制时,由于摩擦力的影响,采用常规ＰＩＤ等传统控制策略系统存在振荡现象。为解决这个问题,通过分析悬架位移误差的相轨迹图,对ＰＩＤ控制的积分项系数进行切换控制,从而设计出了一种变结构与ＰＩＤ联合控制策略。仿真结果表明,与传统ＰＩＤ控制策略相比,此控制策略在消除系统振荡、获得较高控制精度等方面具有较好的控制性能。     

互联空气悬架对整车振动性能的影响

以互联空气悬架为研究对象,通过搭建整车试验台架研究不同互联模式下车身加速度频率响应,综合车辆动力学、工程热力学和流体力学理论,建立集成非互联、横向互联、纵向互联和四角互联的互联空气悬架整车动力学模型,仿真研究互联模式对车身固有频率的影响,从频域和时域2方面研究互联模式在C级路面,车速为60 km·h~(-1)工况下的车身加速度响应规律.结果表明:与非互联模式相比,互联空气悬架车辆在正弦对扭激励下,前左簧上质量加速度均方根值在中低频为0.5~7.0 Hz时均有不同程度的改善,横向互联和四角互联模式能降低侧倾角固有频率,纵向互联和四角互联能降低俯仰角固有频率,在随机路面激励下3种互联模式下乘坐舒适性均得到提升.     

高速重载车辆主动油气悬架系统平顺性控制发展综述

主动油气悬架具有车身姿态和高度实时控制、阻尼、刚度参数实时调节,路面情况适应性好等特点,能使车辆在不同的运动状态或路面情况下始终保持良好的平顺性和操纵性能。随着计算机控制技术和电控技术的快速发展,以及人们对于乘车舒适性的要求愈来愈高,主动油气悬架在车辆上的应用需求日益增加,尤其是针对一些行驶路况较差、载重量大的高速重载底盘工程车辆,传统的被动油气悬架也难以满足其平顺性要求,采用主动油气悬架系统对车辆行驶的平顺性进行升级成为当前研究的热点。本文对车辆的主动油气悬架系统的原理及特点进行分析,以及对国内外高速重载车辆的主动油气悬架系统平顺性控制研究与应用现状进行总结和回顾,详细阐述了油气悬架进行主动控制常用的控制策略,最后对高速重载车辆的主动油气悬架系统技术的未来发展做出了展望。     

基于磁流变材料的汽车悬架半主动控制

结合磁流变液和磁流变弹性体的特性,提出了一种能同时调节刚度和阻尼的汽车半主动悬架系统及其控制策略。首先设计该悬架的大体结构并说明其工作原理,然后建立半主动悬架的控制模型,最后基于李亚普洛夫稳定性理论设计该悬架的半主动控制策略。仿真结果表明,所设计的半主动控制算法可以有效地抑制车身振动,且悬架动挠度保持在一定的范围内。此外,该策略实现了系统与参考模型的速度差和位移差同时为零的突破。     

磁流变半主动悬架加速度驱动阻尼控制策略仿真分析

加速度驱动阻尼(Acceleration Driven Damper, ADD)控制策略原理简单、易于工程化应用,但其阻尼系数的选择对控制效果有重要的影响。基于理想ADD控制悬架系统模型,分析不同阻尼系数对悬架响应的影响;建立悬架系统综合性能目标函数,仿真得到理想ADD控制策略最优阻尼系数。基于磁流变半主动悬架系统仿真模型,进行ADD控制策略阶跃和随机路面激励仿真。仿真结果表明,在随机激励下,车身加速度可以降低11.83%,但会恶化轮胎动载荷及悬架动挠度指标,使得轮胎动载荷和悬架动挠度分别增加7.98%和15.45%;与被动悬架系统相比,ADD控制磁流变半主动悬架对较高频激振下的车身加速度有较好的抑制作用;同时,ADD控制算法在车身加速度过零时,阻尼力高频切换会引起颤振现象。     

直线电机馈能悬架半主动控制特性的仿真分析

针对被动悬架无法兼顾不同路面乘坐舒适性与行驶安全性,而主动悬架能耗高的问题,提出了一种半主动馈能悬架。首先通过分析馈能回路工作特性,确定了半主动馈能悬架系统中直线电机电磁阻尼力的工作区域;随后采用线性最优控制(LQG)策略,探究了直线电机的最优工作点,分析了半主动控制特性的影响因素;最后根据半主动馈能悬架的控制特性,设计了半主动控制策略,控制效果接近LQG主动控制。同时还分析了不同型号直线电机式半主动馈能悬架的馈能特性,当选定蓄电池端电压为36 V时,车身加速度均方根值较传统被动悬架降低了12.3%,即半主动馈能悬架的乘坐舒适性优于传统被动悬架;而蓄电池的充电功率为20.48 W,馈能效率为44.75%,回馈的能量可用于车辆其他电气设备,从而降低整车能耗。     

雷克萨斯LS400EAS车身高度控制

电控悬架应用越来越广。本文详细介绍LS400电子控制空气悬架中车身高度控制系统的作用、结构和原理。     

PAM仿袋鼠腿悬架仿真建模及垂向参数特性研究

为了满足人们对高性能车辆悬架的追求,借鉴自然进化而来的袋鼠腿部结构,提出一种PAM仿袋鼠腿车用悬架。通过对袋鼠腿部肢体及其功能的剖析与提炼,构建出基于PAM的等骨骼比例仿袋鼠腿悬架结构;为了研究该悬架结构的减振性能和参数特性,建立其三连杆被——主动控制仿真模型。模仿袋鼠腿自适应调节功能,以悬架垂向性能参数为评价指标,制定出仿袋鼠腿悬架的模糊控制策略;以路面不平度为激励,通过控制PAM输出力实时调节悬架姿态,对该悬架垂向参数特性开展研究。以车身动位移、车身垂向加速度等参数为评价指标,在多种路面条件下,对该悬架的垂向性能进行被动、被-主动模式下的特性分析。结果表明,基于PAM仿袋鼠腿悬架可有效降低路面激励对车身的振动与冲击;相对于被动模式,该悬架在模糊控制下的被-主动模式具有较好的缓冲减振性能。研究结果可为高性能仿生车辆悬架的研发提供参考。     

车辆操稳性与舒适性统一建模研究

针对国内外车辆动力学建模时存在的问题,在考虑整车质心与簧载质量质心不重合及车身姿态变化对非簧载质量运动影响的条件下,采用拉格朗日方法建立了能够同时反映车辆垂向、侧向运动特性的统一动力学模型.以安装有互联油气悬架的某车为例,基于该模型,采用Matlab与AMESim联合仿真的方法,分析互联油气悬架的主要设计参数对车辆转向特性及抗侧倾性能的影响.