高速转向工况下汽车操纵稳定性和平顺性研究

为了更好地兼顾高速转向时汽车的操纵稳定性和平顺性,建立了包含主动悬架系统、Magic非线性轮胎模型和四轮转向系统的整车动力学模型。考虑了侧倾力矩和轮胎垂直载荷转移的影响,基于LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制理论和模糊控制理论分别设计了主动悬架的最优控制器和四轮转向系统的模糊反馈控制器,并通过两者间的协调在附着系数为0.8的B级路面上对汽车进行仿真,然后分析了协调控制方法在另一附着系数路面上的有效性。结果表明,与无控制系统相比,协调控制下车身侧倾角峰值减少了36.6%,车身垂直加速度均方根值下降了14.2%,质心侧偏角接近目标零值;协调控制方法在两种常见附着系数路面上均能达到预期的效果,而且随着附着系数的增大,汽车的操纵稳定性和平顺性改善越好。说明所设计的协调控制器能够有效地改善高速转向时汽车的操纵稳定性和平顺性。     

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。     

基于NSGA-Ⅱ和BP算法的横置板簧悬架系统多目标优化

为了匹配汽车簧载质量和悬架刚度,文章建立整车悬架系统振动模型,基于多目标优化理论,以车身加速度均方根值最小、车身侧倾角最小为2个优化目标,将非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-Ⅱ）和反向传播（back propagation,BP）神经网络结合进行多目标优化;根据车辆簧载质量变化和性能偏好,对悬架参数进行匹配,然后对悬架参数进行Sobol敏感度分析,得到各悬架参数对平顺性和操稳性的不同重要程度。仿真结果表明,匹配后的数据对平顺性和操稳性均有较好的优化效果,前阻尼值对平顺性影响最大,后刚度值对操稳性影响最大。     

装有互联双横臂独立悬架的方程式赛车仿真分析

双横臂独立悬架有着出色的侧向支撑和精确的车轮定位,加装第三弹簧可构成悬架互联模式,从而实现悬架垂直线刚度和侧倾角刚度的结构解耦,以调和操纵稳定性与行驶平顺性之间的矛盾,进而达到使第三弹簧与横向稳定杆有效分类管理垂直线刚度与侧倾角刚度的目的。通过ADAMS/CAR模块对方程式赛车进行运动学以及动力学仿真分析,结果表明第三弹簧在同向轮跳时能增加垂直线刚度并且对侧倾角刚度影响甚小;而在加速和制动过程中,可忽略对车身侧倾产生影响,但能有效抑制加速抬头和制动点头。通过第三弹簧与横向稳定杆的联合使用,赛车的悬架得到较大的垂直线刚度与侧倾角刚度的调节区间。经过各类操纵稳定性仿真分析对比,表明第三弹簧能有效提高车辆纵向性能,以及可为底盘调校提供启示和方法。     

基于平顺性的矿用人车悬架参数匹配

为解决矿用人车平顺性较差的问题,提出一种基于平顺性评价指标的悬架参数匹配方法。通过悬架系统非线性动力学模型,分析悬架刚度、阻尼、缓冲块刚度和间隙对平顺性的影响,以随机路面下1/3倍频带加权加速度均方根值和脉冲激励下车身最大加速度响应作为评价指标,兼顾悬架动载荷的标准差和动挠度,分别在随机输入下进行悬架刚度和阻尼匹配,在脉冲输入下进行缓冲块刚度和间隙匹配。通过改进前和改进后的对比试验,证明了合理匹配后的悬架能够很大程度降低车身加权加速度值,改善车辆在随机路面和脉冲激励下的行驶平顺性。     

基于平顺性的矿用人车悬架参数匹配研究

为解决矿用人车平顺性较差的问题,提出一种基于平顺性评价指标的悬架参数匹配方法。通过悬架系统非线性动力学模型,分析悬架刚度、阻尼、缓冲块刚度和间隙对平顺性的影响,以随机路面下1/3倍频带加权加速度均方根值和脉冲激励下车身最大加速度响应作为评价指标,兼顾悬架动载荷的标准差和动挠度,分别在随机输入下进行悬架刚度和阻尼匹配,在脉冲输入下进行缓冲块刚度和间隙匹配。通过改进前和改进后的对比试验,证明了合理匹配后的悬架能够很大程度降低车身加权加速度值,改善车辆在随机路面和脉冲激励下的行驶平顺性。     

基于MATLAB的前悬架车辆振动特性

以国产某型号无悬架车辆参数为例,在建立二自由度双轴车辆振动模型和分析其固有频率的基础上,建立了三自由度双轴前悬架车辆的动力学模型,以积分白噪声随机路面作为激励,运用MATLAB/SIMULINK对两种动力学模型进行了仿真分析,在仿真过程中,通过改变前悬架系统的参数,得出了悬架的不同刚度和阻尼对车辆振动特性的影响规律.仿真结果表明:安装前悬架使车身垂直振动加速度、俯仰振动角加速度的均方根值都有明显降低,有效的改善了无悬架车辆的行驶平顺性和驾驶的舒适性;但同时也发现,安装前悬架使车身俯仰振动角位移的均方根值略有增大.     

基于SPEA2+的某轻型客车悬架多目标优化

为了改善某轻型客车的平顺性和操纵稳定性,使用Matlab和Adams-Car联合建立了该车的整车多体动力学优化模型,采用SPEA2+多目标进化算法对该车的前后悬架进行了匹配优化。为保证模型的准确性,特对该车轮胎的力学性能进行了测试,并通过参数辨识得到了基于魔术公式的轮胎属性文件(Pac2002)。其中优化变量包括前悬架扭杆的扭转刚度、前后减振器的阻尼曲线系数、前后稳定杆的扭转刚度和后悬架板簧的刚度,并根据该车实际情况确定了优化变量的约束范围。优化目标为稳态回转试验的最大侧向加速度、基准车速下蛇行试验的车身横摆角速度和侧倾角及速度80km/h、B级路面的前后悬架上方的车架大梁Z向加速度均方根值。然后根据优化的结果进行了悬架样件试制,并在某汽车试验场进行了对比验证试验。试验结果表明:优化后平顺性提高约20%,操从稳定性基本不变,采用的联合优化方法是有效可行的;该优化方法是汽车CAO技术发展的一种趋势,对汽车底盘的虚拟开发及优化具有一定的指导作用。     

基于Matlab的空气弹簧悬架的鲁棒控制仿真

建立了空气弹簧悬架系统的二自由度动力学模型,用Matlab/Simulink计算出车身垂直振动加速度均方根值,构建了以加速度均方根值为目标函数的优化设计模型,对空气弹簧参数进行了动力学优化。仿真结果表明,车辆的行驶平顺性可明显改善。     

整车刚柔耦合动力学模型及平顺性优化

为了研究车身的弹性变形对整车行驶平顺性的影响,在ADAMS/Car模块中建立整车刚柔耦合模型,依据相关试验法规,进行了随机路面输入下的平顺性仿真试验,并通过实车道路试验对比验证模型的正确性和合理性.利用验证后的整车刚柔耦合模型和试验设计技术,对悬架的弹簧刚度系数、减震器阻尼系数进行优化.优化后车身质心处垂向振动加权加速度均方根值降低了12.6％,表明悬架系统参数的合理匹配可以明显改善车辆的行驶平顺性.     

电动汽车非线性悬架系统混沌特性

在分析电动汽车非线性因素的基础上,建立八自由度非线性模型.在正弦路面激励下,得到系统动力学响应,计算分岔图、庞加莱(Poincaré)截面和最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数.分析结果表明该系统存在混沌运动,并发现了系统通过周期、拟周期进入混沌运动的演化过程.计算分岔图特殊点处的悬架动挠度,发现利用悬架动挠度的变化,能较好地反映系统的动态行为发生的变迁.     

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。     

基于多目标免疫算法的变刚度悬架的联合优化

为改善某装有变刚度悬架的轻型客车的平顺性和操纵稳定性,采用MATLAB编制MISA(multi-objective immune system algorithm)的优化程序,与使用Adams-Car建立的整车多体动力学模型组成联合优化模型,对该车前后悬架参数进行了优化.为保证模型的准确性,特对该车轮胎进行了力学性能测试,并通过参数辨识得到了基于魔术公式的轮胎属性文件(Pac2002).模型优化的抗体变量包括前悬架扭杆的扭转刚度、前后减振器的阻尼曲线系数、前后稳定杆的扭转刚度和后悬架钢板弹簧的两级刚度,并以该车实际情况给出了抗体的约束范围和便于编程优化的约束条件.优化目标抗原为国标下的稳态回转试验所达到的稳态最大侧向加速度、基准车速下的蛇行试验的车身横摆角速度和侧倾角,以及80km·h-1、B级路面的前后悬架上方的车架大梁z向加速度均方根值.最后,根据优化结果试制了悬架样件,并在某汽车试验场进行了改进样车的平顺性试验、稳态回转试验和主观评价试验.试验结果表明,所采用的联合优化方法正确可行.这也反映了汽车计算机辅助优化(CAO)技术发展的一种趋势,对未来汽车底盘的虚拟开发及优化具有一定的指导作用.     

基于模糊控制的重型货车空气悬架性能多目标优化

针对空气悬架的非线性特点在Matlab平台上建立1/4重车动力学模型,基于Simulink完成半主动空气悬架模糊控制器的设计,联合动力学和控制模型进行悬架刚度的适时调控仿真,从而提高车辆的平顺性;在此基础上,以悬架阻尼系数为变量进行仿真,得到车辆平顺性和道路友好性随阻尼系数的变化规律;最后对系统的平顺性和道路友好性目标进行加权优化处理,得到模糊控制条件下使悬架获得最优综合性能的悬架阻尼系数.优化后的重车模型道路友好性和平顺性分别改善了10.7%和19.7%.     

基于人车耦合动力学模型的重型卡车平顺性仿真与优化

以某三轴重型卡车为研究对象,建立了考虑人车耦合作用的23自由度动力学模型,应用谐波叠加法建立了路面激励模型作为振动系统的输入,根据拉格朗日方程推导了人车耦合模型的动力学方程并通过Newmark算法实现动力学方程的求解,研究了人车耦合作用对车辆和人体振动响应的影响;根据ISO2631-1:1997(E)中的车辆平顺性评价方法,考虑人体大腿的垂向振动和背部的垂向振动、前后振动,以人体综合振动加权加速度均方根值为指标对重型卡车的平顺性进行评价,探究了车辆悬架、驾驶室悬置和座椅悬架的刚度阻尼参数对重型卡车平顺性的影响,并采用带有收缩因子的粒子群算法对车辆的平顺性进行了优化.研究结果表明:考虑人车耦合作用会改变车辆座椅、人体大腿和背部等部位的振动响应,车速较低时人车耦合作用对平顺性仿真结果的影响较大,在进行车辆平顺性仿真研究时需要考虑人车耦合的作用;在人车耦合条件下,车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数均对车辆平顺性产生影响,且在不同参数区间范围内影响程度有所不同;综合考虑车辆悬架、驾驶室悬置以及座椅悬架的刚度阻尼参数的匹配,实现了整车平顺性优化,在不同车速下人体综合振动加权加速度均方根值与优化前相比降幅均超过38%,考虑多参数匹配的平顺性优化效果显著.     

基于三维动力学模型的重型卡车动态参数对平顺性的影响

为了研究重型卡车动态参数对驾驶员舒适性的影响,以路面随机不平度为激扰,以驾驶室座椅垂向、驾驶室的俯仰角和侧倾角的加权加速度均方根值为目标函数,建立了13自由度的三维动力学模型.采用Matlab/Simulink软件对整车模型进行仿真计算,分析了不同系统参数,如悬架、轮胎、驾驶室悬架和驾驶员座椅悬架的参数对驾驶员座椅垂向振动、驾驶室前后和左右晃动的影响.研究结果表明:悬架系统中刚度和阻尼参数的最佳匹配对车辆平顺性的影响非常明显;随着悬架系统和轮胎刚度的增加,车辆平顺性从优向劣转变,而随着悬架系统阻尼的增加,车辆平顺性呈现从劣转优现象.该研究为重型卡车悬架系统设计提供相应的理论依据.     

基于试验设计的某微型客车悬架参数匹配优化

 由于悬架系统结构复杂,系统特性指标较多,各项指标相互关联,对车辆的影响规律较为复杂,从理论的角度提出悬架系统优化的目标函数是十分困难的,由此根据多体系统动力学原理,建立了某微型客车的虚拟样机模型,综合考虑整车的操纵稳定性和乘坐舒适性,分别以稳态回转试验中的不足转向度、车身侧倾度和汽车平顺性随机输入行驶试验中总的加权加速度均方根作为评价指标,设计正交试验,从理论上说明前后悬架刚度、横向稳定杆扭转刚度、前后减震器阻尼等悬架参数对微型客车操纵稳定性、平顺性的影响程度,找出显著因素,得到基于仿真试验的悬架参数的最优组合,为后期样车悬架参数的优选及调校提供指导和支持。     

一个新混沌系统及混沌同步的研究

提出一种新混沌系统,研究其系统的基本动力学行为,给出相图、功率谱以及李雅普诺夫指数图,基于李雅普诺夫指数谱和全局分岔图分析了系统参数对新系统的影响,最后设计自激活控制函数与非线性反馈控制器对新混沌系统实现混沌自同步控制,并进行理论证明与数值仿真证实控制方法的有效性．     

重型载货汽车悬架的优化设计

为了满足车辆悬架设计中平顺性与操纵稳定性相互兼顾的需要,基于车辆多体动力学及优化设计原理,在虚拟样机下建立了重型汽车独立悬架的三位数字化模型,并进行了优化设计分析,提出了一种悬架系统参数及系统刚度匹配的悬架优化设计方法.结果表明:采用该方法进行悬架的优化设计,可有效地提高车辆悬架的动态特性;较好地控制悬架刚度随车轮上跳的变化趋势.     

基于机电相似性理论的车辆机电悬架 动态性能研究

为了探索新型悬架的实现形式与隔振潜能,根据机电相似性理论设计了一种新型车辆机电悬架系统,以四分之一车辆悬架模型作为研究对象,搭建了悬架系统的动力学模型,给出了具体的结构实现方案,并采用鱼群算法对机电悬架系统中的元件参数进行优化求解。仿真结果表明,相较于传统被动悬架,新型机电悬架系统的隔振性能得到有效改善,其中,车身加速度均方根值减小5. 27%,悬架动行程均方根值减小22. 72%,轮胎动载荷均方根值也略有减小。最后,研究了电机电感与电阻对悬架动力学性能指标的影响规律,分析表明,当考虑电机电感与电阻因素时,悬架的动态性能指标均有所增加,其中,对车身加速度均方值影响较小,而对悬架动行程均方根值和轮胎动载荷均方根值的影响较大。台架试验结果进一步验证了理论分析的正确性。