基于微分几何的非线性主动空气悬架仿真

针对被动空气悬架系统不能很好解决车辆乘坐舒适性和操控稳定性问题,基于空气悬架的非线性特点有针对性的研究主动控制策略,以进一步提高其性能,使车辆在各种路面条件下实现主动调节。开展了大客车用空气弹簧试验,获得空气弹簧的非线性弹性力及非线性阻尼力数据,并在实测数据的基础上,采用MATLAB/Simulink建立了1/4非线性主动空气悬架模型。应用微分几何理论中的输出-干扰解耦方法,通过适当的坐标变换将1/4非线性主动空气悬架模型简化为线性系统并实施线性二次型调节器(LQR)最优控制,尝试将自适应遗传算法应用于LQR最优控制权阵的确定。通过分析主动空气悬架性能评价指标的特点设置适当的适应度函数,再利用自适应遗传算法的全局寻优能力得到最优控制权阵,从而获得非线性主动空气悬架的最优反馈控制力。以模拟产生的不同路面的不平度曲线和不同车速作为激励作用于车辆模型进行仿真试验,并对仿真结果进行了分析。结果表明:设计的基于微分几何理论的最优控制器获得了良好的控制效果,对车身垂直振动加速度、悬架动挠度及轮胎形变的改善效果明显,有效提高了汽车行驶平顺性和安全性。研究结果可为非线性汽车悬架的控制提供理论参考。     

用于平顺性仿真的七自由度非线性模型

为了解决传统平顺性振动模型对悬架非线性环节描述不足的问题,开发了一个用于平顺性仿真的七自由度非线性时域模型.此模型以线性七自由度模型为基础,通过对悬架迟滞非线性和减振器非线性的准确建模,实现悬架非线性特性的准确描述.通过典型工况仿真,验证所建模型能够更为真实的描述悬架非线性环节对平顺性的恶化现象,进一步提升了平顺性模型的仿真精度.利用所建模型对影响平顺性的典型因素进行仿真研究,研究结果表明可以通过降低悬架刚度、合理匹配减振器阻尼等措施来提升平顺性.     

汽车空气悬架非线性垂向动力学行为研究

文章为了研究汽车空气弹簧悬架在不同初始条件和系统参数改变情况下的变化规律,利用空气弹簧有限元模型拟合出其受力曲线,将非线性动力学与车辆悬架动力学、有限元软件的使用和非线性理论分析结合起来,分析了单频正弦激励下,汽车空气弹簧悬架的四自由度半车模型的非线性行为,研究了系统中出现的分岔及混沌现象;结果表明激励幅值对非线性系统响应的影响较小,在小阻尼的情况下易产生混沌现象。     

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.     

随机激励下非线性空气悬架系统的混沌振动分析

为了分析路面不平度激励幅值、激励频率、减振器阻尼系数和非线性阻尼系数对空气悬架系统发生分岔和混沌的影响,文章以某客车为研究对象,考虑阻尼非线性和空气弹簧非线性建立单自由度1/4车体空气悬架系统模型,采用相轨迹图、Poincaré映射图、时间历程图、功率谱图和Lyapunov指数验证悬架系统的运动状态。数值仿真表明:路面不平度激励幅值在0.036~0.100m之间悬架系统发生分岔和混沌运动,激励频率在1.50~3.24Hz之间发生跳跃和分岔现象,阻尼系数在0~300N/(m·s-1)之间作混沌运动,非线性阻尼系数的变化没有引起分岔。即路面不平度激励幅值越大,汽车发生混沌运动的可能性越大;减振器阻尼系数越小,汽车越容易发生混沌运动;非线性阻尼系数对汽车发生分岔和混沌的影响较小。     

汽车悬架非线性螺旋弹簧的设计与仿真分析

通过拟合空气弹簧的特性曲线,并利用螺旋弹簧刚度计算公式得到螺旋弹簧中径和高度的关系,在ANSYS对非线性螺旋弹簧模型进行载荷分析,并对结果数据进行拟合,得到所设计弹簧的特性曲线方程.对建立四分之一悬架系统模型的动力学方程,利用摄动法将非线性弹簧特性曲线方程线性化处理且带入动力学方程中,在MATLAB/Simulink中进行仿真分析,以及与四分之一定刚度悬架系统对比分析.仿真结果表明:利用空气弹簧非线性特性所设计的非线性弹簧可有效提高车辆的舒适性和平顺性,相对于定刚度悬架其各参数指标均有很大程度的改善和提升.     

铰接式自卸车橡胶弹簧悬架系统动力学仿真分析与实验研究

以AD250铰接式自卸车橡胶弹簧悬架系统为研究对象，运用虚拟样机技术，在不同载荷和车速下对其进行了动力学仿真分析，仿真结果与实验结果具有很好的一致性，表明所建模型是准确的；分析表明，前悬架橡胶弹簧刚度的非线性特性能满足前悬架在不同载荷下具有等支承频率，从而保持稳定的行使平顺性要求；而后悬架系统在轻载荷下较之重载荷时具有较高的支承频率。分析的结果为橡胶弹簧悬架系统进一步优化设计提供了理论支持。     

基于ADAMS的空气悬架客车运动性能仿真分析

为了预测和评估车辆的操纵稳定性能,以多体系统动力学理论为基础,应用机械系统仿真分析软件AD—AMS,创建某大型空气悬架客车前悬架、后悬架及转向系等多体系统动力学模型,以及包括发动机、车身、前后轮胎等在内的整车模型;对虚拟模型进行平顺性仿真实验与悬挂系统固有频率仿真实验,并将仿真结果与实车试验结果进行对比,从而验证了所创建的虚拟样机模型的正确性和合理性．在此基础上,对整车模型进行操纵稳定性的仿真实验,并进行评价计分．研究结果表明,建立详细的数字化功能样机,可以有效地分析汽车的操纵稳定性．     

基于电流变减振器的汽车悬架系统控制研究

在分析电流变减振器工作机理的基础上，论述了汽车阻尼可变悬架系统的组成，建立了悬架4自由度力学模型。针对汽车悬架系统的不确定性、时变性、非线性和复杂性，设计了自动调整模糊控制器。基于控制系统仿真软件，对路面随机激励信号和确定和确定性扰动进行了系统仿真，并对系统延时和内部参数变动问题进行了仿真研究，研究结果表明所设计的控制器有效、稳定和可靠。     

汽车悬架液压减振器热机耦合动力学模型

针对汽车悬架液压减振器建立了由路面不平度激励模型、非线性悬架振动模型、考虑温度影响的减振器阻尼力试验数据模型、减振器热动力学模型子模型组成的耦合动力学效应的理论分析模型.通过减振器阻尼力特性试验数据建立了考虑温度影响的非线性阻尼力试验模型,利用减振器发热特性试验数据辨识了减振器热动力学模型参数.利用所建立的耦合动力学理论模型预测了减振器温度上升动态过程,并进行了影响因素的仿真分析.研究表明,减振器的热机耦合效应在高速行驶和较差路面条件下表现突出,而在低速或者良好路面条件下不明显;行驶车速、路面等级、环境温度与减振器周围空气流动速度、悬架非簧载质量、减振器壳体换热面积对减振器发热平衡温度高低具有很大影响,而悬架等效刚度、簧载质量和减振器壳体比热容参数对之影响很小.     

基于非线性模型的汽车空气悬架系统模糊控制研究

文章采用了一种直接把空气弹簧的非线性力放入系统模型中进行分析和计算的方法,在非线性模型上分别施加一般模糊控制和参数自调整模糊控制,并比较两种控制方法对车辆行驶平顺性的影响;运用Mat-lab/Simulink软件对系统进行平顺性分析,其结果发现运用非线性方法更能真实反映车辆在实际行驶中的振动响应情况,而施加参数自调整模糊控制较一般模糊控制能进一步改善车辆行驶平顺性。     

半被动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善

针对汽车侧翻事故，提出采用半被动悬架系统来改善汽车侧翻稳定性的方法，建立了与系统相对应的模型，并对减振器阻尼档位调节的控制方式进行了讨论，确定了阻尼档位随侧向加速度而变化的关系。对系统的模拟分析得到，若对半被动悬架系统实施相应的控制，汽车在非直线行驶时的最大侧倾角、侧倾角速度和侧倾角加速度分别下降了66．5%、64．3%和65．0%，侧翻因子下降了36．8%，从而改善了汽车的侧倾状态，提高了汽车的侧翻稳定性。     

磁力负刚度弹簧的汽车悬架非线性特性分析

为了提升汽车被动悬架隔振性能,利用永磁铁间异性相吸的特性,构建了一种用于在汽车悬架中产生负刚度的磁力弹簧。提出了将磁力弹簧增设于汽车被动悬架的隔振器内构成磁力悬架。依据被动悬架相关参数对磁力弹簧的材料、尺寸方面进行了分析选定。同时利用MATLAB/Simulink建立了汽车1/4磁力悬架模型,通过与普通悬架进行对比,分析了磁力悬架在时域、频域下的非线性特性及其传递函数和共振特性。结果表明：在保证系统总刚度大于零的前提下,磁力弹簧的非线性特性能够缩小悬架共振区间,增加悬架隔振效果。且随着非线性程度加深,隔振性能呈非线性增加。     

路面不平度的模拟与汽车非线性随机振动的研究

预测汽车的随机振动响应对汽车的开发设计是非常重要的。实际汽车存在许多非线性环节,需采用非线性振动模型进行研究,在这种情况下,通常采用的频域分析方法一般不再适用。应用机械系统分析软件ＡＤＡＭＳ建立了１１自由度汽车非线性振动模型,并用由伪白噪声法生成的符合实际路面统计特性的伪随机序列来模拟路面不平度。在此基础上,利用数值算法在时域中对汽车的非线性随机振动响应进行了计算机仿真计算研究。结果表明,这种方法对研究汽车的非线性随机振动是有效的。     

汽车前独立悬架的动力学特性

在虚位移分析基础上，利用拉格明日方程推导并建立了单侧前独立悬架系统线性四自由度动力学模型，并利用此模型进行了系统在不同激振力作用下强迫振动响应计算方法的探讨。编制了相应的计算机程序。建立的数学模型和计算方法反映了单侧前独立悬架系统（整车了结构之一）的动力学特性，有助于悬架的设计及汽车动力学问题的研究。     

半主动油气悬架的神经网络模型参考控制

以提高平顺性为目的,针对油气悬架系统刚度及阻尼非线性的特点,提出了以天棚阻尼为参考模型的神经网络控制方法.建立了二自由度的非线性油气悬架模型,分析了控制系统结构以及神经网络辨识器和控制器的设计与实现.以D级路面作为随机路面输入,分别在满载和空载下,对控制器的性能进行仿真研究.仿真结果表明,神经网络模型参考控制能够有效地衰减车身振动,提高行驶平顺性;并对控制对象的参数变化有良好的适应性.     

模糊控制半主动悬架的试验研究

建立了2自由度汽车半主动悬架模型,采用模糊控制策略对半主动悬架系统进行数值仿真。在此基础上,设计开发了以C8051F005单片机为主控件的半主动悬架模糊控制系统,并进行了台架和实车道路试验,结果表明：半主动悬架系统在减少振动,提高汽车行使平顺性方面要优于传统被动悬架系统。     

新型汽车悬架检测台建模与仿真

针对目前国际上普遍采用的谐振式汽车检测设备 ,建立了汽车不解体时悬架综合性能检测系统理论模型 ,并开发了系统仿真软件 .通过模拟检测分析 ,表明只需检测汽车作用于检测台的压力信号 ,就可以对汽车悬架性能进行有效检测 .该理论模型为我国自行研制该类悬架检测台提供了有效理论手段     

基于车辆平顺性的悬架参数优化

为了改善汽车行驶的舒适性,以某轿车为研究对象,以1/4车辆模型为例,建立了系统的动力学模型,并采用主要目标函数法对车辆悬架参数进行优化。仿真结果表明,优化后的车身垂直方向加速度均方根值减小了60%,汽车乘坐舒适性得到了显著的改善。通过仿真分析比较,证明采用此方法进行悬架参数优化对车辆平顺性和乘坐舒适性的改善有良好的效果。     

基于IHBM的汽车非线性悬架系统定量研究

分析了汽车悬架系统和轮胎的非线性弹簧力和阻尼力,建立了二自由度汽车非线性垂向振动系统的动力学模型.结合增量谐波平衡方法(incremental harmonic balance method,IHBM),对该系统的动力学行为进行定量研究.推导其增量谐波平衡过程,研究增量谐波平衡法的迭代计算过程,采用几个不同的谐波次数,计算系统的近似周期解,确定周期解的稳定性;同时,以路面激励圆频率为参数进行了跟踪计算,得到系统主共振时的幅频响应特性.近似解的计算结果与数值计算结果的对比表明,增量谐波平衡方法的精度可灵活控制,且收敛速度快,结果可靠,是汽车强非线性动力学行为研究的有效方法.