铁路车辆-桥梁耦合系统动力学与控制问题研究思路

如今传统车辆-桥梁耦合系统动力学理论已日臻完善,理论分析已能在一定程度上代替试验工作,从而可以节省大量的人力、物力.但随着科技发展、机电技术正逐渐应用于现代车辆悬挂系统的设计中.目前悬挂系统已从传统的被动悬挂发展到了主动悬挂阶段,悬挂是影响车辆动力性能的关键部件,而车辆动力性能直接关系到了桥梁的动力性能,如何评估主动悬挂技术的采用对车辆-桥梁耦合系统动力性能的影响,成为车辆与桥梁动力相互作用研究需要面对的问题,也即是车辆-桥梁耦合系统动力学与控制问题,针对如何解决该问题本文提出了切实可行的研究思路.     

车辆悬挂系统的可控性与可观测性

车辆的行驶平顺性是车辆的一个重要性能指标,反映了车辆的乘坐舒适程度悬挂系统性能的好坏直接影响了车辆行驶平顺性传统的被动悬挂在提高车辆行驶平顺性方面已受到很大限制为了进一步提高车辆的行驶平顺性,近年来人们开展了对非被动悬挂的研究,用电子控制方法提高车辆悬挂系统的性能本文从建立车辆系统二自由度四分之一模型着手,用现代控制理论中的状态空间法对车辆悬挂系统的可控性与可观测性进行了分析,以国产ＢＪ６６３旅行车悬挂系统的参数为例,得出了该车悬挂系统是既可控又可观测的结论由于车辆悬挂系统是既可控又可观测的,因而可以对车辆悬挂系统进行最优控制为非被动悬挂的研究、设计提供了理论依据     

拖拉机液压悬挂系统动态性能试验研究

拖拉机液压悬挂机组阻力调节系统,由于机构环节较多,内部信号传递复杂,应用数学分析方法研究十分繁琐。为此,我们采用实验方法求取拖拉机悬挂系统阻力调节的动态性能,并设计了室内仿真试验装置,经过测试,获得了较为满意的结果。     

双单向阀式油气悬挂系统仿真分析

针对目前油气悬挂系统存在的不足,提出了一种新型的双单向阀式油气悬挂系统.介绍了新型油气悬挂系统的结构和工作原理.通过大型工程分析软件ADAMS建立了连通式油气悬挂系统、非独立式油气悬挂系统以及该新型油气悬挂系统的虚拟样机模型.分别针对油气悬挂系统对车辆的转向性能和行驶平顺性的影响进行了详细的对比分析.分析结果表明该新型油气悬挂系统对提高车辆的转向性能和行驶平顺性的综合性能更有利.     

车辆悬挂系统的可控性与可观测性

车辆的行驶平顺性是车辆的一个重要性能指标,反映了车辆的乘坐舒适程度,悬挂系统性能的好坏直接影响了车辆行驶平顺性,传统的被动悬挂在提高车辆行驶平顺性方面已受到很大限制,为了进一步提高车辆的行驶平顺性,近年来人们开展了对非被动悬挂的研究,用电子控制方法提高车辆悬挂系统的性能,本文从建立车辆系统二自由度四分之一模型着手,用现代控制理论中的状态空间法对车辆悬挂系统的可控性与可观测性进行了分析,以国产ＢＪ６     

机车车辆半主动悬挂控制系统的研究

为解决我国铁路提速后提速机车与动力车普遍存在的横向平稳性能不佳而难以适应列车在高速运行时对平稳性的要求的问题,对二系横向悬挂系统采用半主动悬挂方式,研究了机车车辆横向半主动悬挂系统的控制策略、横向天棚减振控制原理及其电子控制系统构成.研究结果表明:此控制系统采用比PID控制更便捷的控制方法,可实现横向阻尼调节,结构相对简单,实时性好,价格低廉且能耗低,控制简单,失效导向安全性良好,在此系统控制下,半主动减振器能够实现阻尼系数的在线连续调节;此系统在减振器试验台上与半主动减振器的联合实验和仿真计算所得横向平稳性指标分别为2.894和2.746,表明控制系统工作稳定,能满足控制要求,车体运行的平稳性优于被动悬挂系统.     

整车油气悬挂系统性能实验台

为了模拟车辆侧倾运动、俯仰运动及垂向运动,通过使用Pro/E三维软件开发设计了整车油气悬挂系统的测试平台。该实验台可用于分析在多种不同工况下油气悬挂系统的整车耦合特性,并研究油气悬挂缸安装角度对悬挂系统性能的影响。通过ADAMS和AMESim的联合仿真,验证了实验台设计的合理性与可行性。     

汽车主动悬挂系统的预见控制研究

对汽车主动悬挂预见控制技术进行了探讨,建立了一个1／4车辆预见控制模型,通过计算机仿真,将预见控制的主动悬挂和被动悬挂在平顺行和操作稳定性方面进行了比较,结果表明了预见控制系统对悬挂系统的性能有较大的改进,是一种比较理想的主动悬挂的控制方法。     

汽车排气系统振动模态分析及悬挂点优化

为减小汽车排气系统吊耳悬挂点位置对整车NVH性能的影响,采用HYPERMESH和MSC.NASTRAN软件对某汽车排气系统的振动进行了有限元建模和模态分析,并利用平均驱动自由度位移(ADDOFD)法对排气系统吊耳悬挂点位置进行了优化.研究结果表明:在汽车开发前期,采用ADDOFD法进行排气系统吊耳悬挂点位置的优化布置是有效的.所做仿真研究对于缩短整车开发周期,节约成本有重要意义.     

双气室油气悬挂建模与特性研究

悬挂性能直接决定着车辆行驶平顺性和操控稳定性,双气室油气悬挂系统是一种新型悬挂。阐述了双气室油气悬挂的工作原理并建立了其参数化模型,通过与传统被动式悬挂的传递函数的比较,揭示了其刚度和变阻尼可随激励频率改变自动改变的特性。采用非支配排序遗传算法进行了多目标优化,结果显示其三个悬挂性能指标均优于传统的被动式悬挂。根据多目标优化得到的Pareto最优解选取悬挂参数,并进行时域仿真验证了上述结论。      

混联汽车悬架系统减振性能分析与优化

为进一步改善汽车悬架的减振性能,对汽车悬架结构及参数进行优化设计.基于机电相似理论,提出一种含有弹簧、阻尼器、惯容器的混联汽车悬架结构,运用多目标遗传算法对汽车悬架减振系统进行参数优化.通过求解动力学方程,在时域内分析了路面脉冲激励下汽车悬架减振系统的振动响应,在频域内分析了参数优化对混联汽车悬架减振性能的影响.研究结果表明,相比于传统汽车悬架,本文所提出的混联汽车悬架结构能够有效降低汽车减振系统的共振峰值,改善汽车悬架的减振性能;相比于初始设计参数,运用多目标遗传算法得到的参数进一步提升了汽车悬架的减振性能.     

基于整车的汽车半主动悬架系统模糊控制仿真研究

建立了七个自由度的整车悬架系统的数学模型。设计了汽车半主动悬架系统模糊控制器。通过应用M atlab/S imu-link仿真软件包对比仿真,结果表明模糊控制磁流变半主动悬架系统的控制效果明显优于被动悬架系统。为磁流变半主动悬架在汽车上的应用提供了参考。     

含惯容器的两级汽车悬架振动性能

在机电相似理论的基础上,基于“惯容器”具有与“电容器”相类似的通高频、阻低频的特性,建立了每一级中均含有“惯容器-弹簧-阻尼器”(inerter-spring-damper,ISD)的两级ISD悬架系统的单轮车辆模型.仿真分析了汽车悬架的惯质系数对两级ISD悬架系统传递特性的影响,在频域和时域内分别探讨了随机和脉冲输入下汽车悬架系统的动力学响应.研究结果表明:在满足车身加速度增益的要求下,适当提高惯质系数可以改善两级ISD悬架系统的减振性能.两级ISD悬架具有比经典ISD悬架更好的低频减振性能.与传统被动悬架相比,两级ISD悬架具有更好的综合减振性能.     

车辆转向与主动悬架集成系统控制

建立了半车三自由度汽车转向与主动悬架的综合模型，以提高汽车行驶平顺性、操纵稳定性和安全性为出发点，采用基于小波理论的最小均方（LMS）算法对转向与主动悬架集成系统进行控制．计算结果表明：采用LMS控制的转向与主动悬架集成系统可使车身垂直加速度、车身横摆角速度、车身俯仰角和前后悬架动挠度等性能参数得到优化，汽车行驶平顺性和操纵稳定性比被动系统明显改善，有效地提高了汽车综合性能；与基于全反馈控制的集成系统LQG控制器相比，LMS能自动调整权系数且控制算法简单，便于工程应用．     

基于F-5103采集系统的汽车悬架隔振性能检测

针对汽车悬架的振动特点,对F-5103数据采集系统进行标定,并通过实车检测,验证标定结果准确、可靠.基于F-5103数据采集系统,对具有钢板弹簧非独立悬架的BJ2020S商用车和具有麦弗逊独立悬架的AUDI100乘用车进行了检测.经幅、频两域分析并提取特征信息,获得了被测汽车前悬架隔振性能参数,如固有频率f0、阻尼比ξ、悬架效率η和左、右悬架效率差△η,绘制了被测汽车前悬架振动信号的自功率谱密度图形,求得了其一阶固有频率处的带中功率△N,得出了被测汽车的前悬架特性并评价了其隔振性能.     

平衡悬架的振动特性分析

钢板弹簧平衡悬架是重型车辆常用的悬架结构形式。建立平衡悬架的三自由度振动模型，应用随机振动理论，导出平衡悬架系统的传递特性及车身振动加速度均方根值，对平衡悬架与普通悬架的振动特性进行对比研究，并就结构参数对平衡悬架特性的影响进行了分析。实例分析结果表明，与普通悬架相比，平衡悬架能大幅提高车辆行驶的平顺性。平衡悬架不仅适用于重型车辆，也可作为其他车辆改善行驶平顺性的结构措施。在平衡悬架的结构设计上，减小两车桥的轴距和质量差异可提高车辆的平顺性。     

Improved ON-OFF Semi-active Control Algorithm and Its Performance Simulation Analysis

To improve the switching time of the control force in standard sky-hook ON-OFF semi-active control algorithm,a stateadjust coefficient was adopted in the improved ON-OFF( ION-OFF)algorithm. In considering of the riding comfort and the handling stability of vehicle, a comprehensive performance assessment criterion on suspension system was established with the utilization of the corresponding passive suspension system. Several simulations and analyses were conducted on improved ON-OFF semi-active suspension system with the comparison of passive suspension system and ON-OFF semi-active suspension system. The simulation results showed that the optimal comprehensive performance of the improved ON-OFF suspension system could be achieved when the state-adjust coefficient equalled 0. 6 as the vehicle running on C level road with the speed of 10 m/s,and the comprehensive performance was better than ON-OFF suspension system. Conclusions could be drawn from the frequency domain analysis that the performance of riding comfort and handling stability were both improved in the low resonance frequency and the mid-frequency range. The fact could be known that the comprehensive performance of the suspension system was associated with the frequency of the riding road and the sprung mass( SM) with the analysis of affecting factors.     

汽车主动悬架与防抱制动系统分层集成控制研究

在考虑汽车主动悬架系统(ASS)与防抱制动系统(ABS)之间相互影响的情况下,基于汽车7自由度整车模型,设计了一个分层集成控制系统.底层包括2个子系统的控制器:主动悬架控制子系统采用最优预见控制策略,防抱制动控制子系统采用逻辑门限值控制策略;上层控制器对2个子系统控制器进行协调控制,以改善汽车在制动情况下的整体性能.仿真实验结果表明,在分层集成控制情况下,汽车主动悬架性能和制动性能均有所改善,为解决因2个子系统间相互影响而使汽车性能变坏的问题提供了一种方法.     

摩托车发动机悬挂系统降振仿真分析

随着摩托车向高速、大功率发展,发动机引起的振动已经成为影响摩托车性能的主要因素之一.针对某公司200 ml排量摩托车设计开发过程中出现的振动现象,在摩托车发动机与车架之间增加弹性悬挂装置,使悬挂系统的固有频率避开发动机的常用激振频率,对悬挂系统进行仿真分析,合理匹配其性能参数,改善系统的隔振性能,解决整车振动问题,从而提高摩托车的乘坐舒适性.