汽车非线性半主动悬架系统时滞反馈控制

研究了两自由度非线性悬架系统垂向振动的时滞反馈控制。以汽车1/4车体和单个轮胎的两自由度垂向振动模型为例进行研究;其中非线性主要考虑了汽车悬架刚度的三次及五次非线性。利用多尺度法获得含时滞反馈控制的非线性半主动悬架、车体与轮胎振幅的近似解析表达式。分析时滞反馈控制对悬架系统振动的影响规律;并与不含时滞反馈控制的被动非线性模型进行比较。研究了当外激励频率等于主系统一阶共振频率;并且存在一比五内共振时,车体振动情况。重点分析时滞反馈控制的两个重要参数:时滞反馈增益系数和时滞量对车体振幅的影响;并进行相应的稳定性分析。以某型轿车参数进行数值分析研究,得出当时滞阻尼系数固定为-100 N·s/m时,车体振幅随时滞呈波浪形变化。时滞量τ取在区间[0.15,0.64]上时,车体振幅小于被动系统车体的振幅,表明时滞对系统具有减振作用;而在其他时滞区间上,车体振幅反而会比被动系统的振幅还要大。同时探讨了如何优化设计时滞阻尼系数并计算出相应的最佳时滞,使得主系统的幅度最小。     

汽车非线性半主动悬架系统时滞反馈控制研究

研究了两自由度非线性悬架系统垂向振动的时滞反馈控制。以汽车1/4车体和单个轮胎的两自由度垂向振动模型为例进行研究;其中非线性主要考虑了汽车悬架刚度的三次及五次非线性。利用多尺度法获得含时滞反馈控制的非线性半主动悬架、车体与轮胎振幅的近似解析表达式。分析时滞反馈控制对悬架系统振动的影响规律;并与不含时滞反馈控制的被动非线性模型进行比较。研究了当外激励频率等于主系统一阶共振频率;并且存在一比五内共振时,车体振动情况。重点分析时滞反馈控制的两个重要参数:时滞反馈增益系数和时滞量对车体振幅的影响;并进行相应的稳定性分析。以某型轿车参数进行数值分析研究,得出当时滞阻尼系数固定为-100 N·s/m时,车体振幅随时滞呈波浪形变化。时滞量τ取在区间[0.15,0.64]上时,车体振幅小于被动系统车体的振幅,表明时滞对系统具有减振作用;而在其他时滞区间上,车体振幅反而会比被动系统的振幅还要大。同时探讨了如何优化设计时滞阻尼系数并计算出相应的最佳时滞,使得主系统的幅度最小。     

高速列车非线性减振系统联合时滞反馈控制

本文主要研究列车运行过程中垂直方向上的非线性振动特性,以及车体振动的时滞反馈主动控制。首先建立二自由度非线性悬挂系统模型,得到系统的运动微分方程,利用模态分析进行解耦,再结合多尺度法求解方程组的近似解析表达式。然后以1：3内共振为例,通过6组外激励和时滞的情况对比研究,分析不同共振频率的外激励项和不同阶数的时滞项对车体振幅的影响。最后通过数值模拟来验证解析结果。研究结果表明,对含有时滞项的非线性振动系统,多频的外激励使车体振幅最大。线性时滞项系统的稳定性比非线性时滞项系统稳定性高,通过调节合理的时滞项,对车体能起到很好的减振作用,车体的减振幅度同被动系统相比最高可以达到68.87%。与之相对的,如果其参数选择不当,车体的振幅将会增大,振动变得更加恶劣。本文的研究结果有助于列车悬挂系统的振动进一步完善,同时也为时滞减振器的设计和研发提供一个新的思考方向。     

两自由度汽车悬架系统振动的理论与实验验证

将汽车悬架系统看成是一个两自由度的质量-弹簧-阻尼振动系统,采用复数向量法获得了车体和轮胎振动的解析解,以及振动系统的一阶和二阶振动模态的频率。在建立的实验模型上,采用锤击法和扫频实验获得了振动系统的一阶和二阶振动模态频率。实验结果与理论分析的结果相吻合,证明了结果的可靠性。研究还发现,悬架系统在振动系统的一阶振动模态频率处的隔振效果不明显,车体仍有较大振幅的振动;然而悬架系统在振动系统的二阶振动模态频率处的隔振效果非常显著,车体振动的幅值很小。研究结果能够为汽车悬架系统的设计以及驾驶员选择合适的路况提供有益的参考。     

叠加激励下的时变时滞反馈减振控制

时滞动力吸振器是一种将时滞反馈力作为主动控制力的主动吸振器。当系统受单个激励力作用时,时滞动力吸振器能够对系统的振动响应起到很好的控制效果,但当多个频率不同的激励力同时作用时,时滞动力吸振器的控制效果并不明显。针对上述问题,文中提出了"等效频率"概念和时变时滞反馈控制方法。通过计算激励力的等效频率,据此对时滞反馈控制力进行实时调整,使时滞动力吸振器可以对多个同时作用的激励作出有效应对,从而有效控制主系统的振动响应。文中首先利用精细积分法,将系统振动微分方程变为精细积分方程形式,以此将连续时间区间上的多个同时作用的激励力变为各个离散时间区间内与叠加激励具有相同作用效果的正弦激励力;然后计算得出离散时间区间内正弦激励力的频率,并根据计算结果调整时滞动力吸振器参数与系统参数,据此计算各时间区间内的时滞反馈控制力;最后,以二自由度时滞动力吸振器减振模型为例,以主系统的各项振动响应为仿真对象,对主系统振动响应的时域进行仿真研究。研究结果表明,比于定值时滞反馈动力吸振器控制,在时变时滞反馈动力吸振器控制下,主系统振动位移、振动速度与振动加速度分别减少了96.4%、95.9%和97.1%,说明在时变时滞反馈控制下,结构主系统的振动响应得到了有效的控制。     

时滞反馈及轴力作用下弹性梁的非线性振动

基于时滞反馈控制策略及Euler-Bernoulli梁理论,建立了轴力作用下弹性支座压电耦合梁的非线性动力学模型.通过模态分析和线性稳定性分析,得到了压电耦合作用时滞反馈条件下的系统稳定性条件.采用Galerkin方法和非线性振动的多尺度法,从理论上推导出时滞动力系统的分岔响应.结果表明,对于某一确定的时滞,控制增益的变化可能会导致周期运动、拟周期运动以及混沌运动.     

时滞Duffing方程的多周期解

研究了时滞线性位移反馈对一类单自由度非线性的自激振动系统动力学行为的影响规律。所考虑的数学模型为时滞Duffing方程,是由原Van der Pol-Duffing振子系统加入线性时滞位置反馈而得到。定性地研究时滞和反馈增益联合作用对Van der Pol-Duffing系统周期解的影响规律,发现时滞可使该系统出现多个周期解共存的现象。通过本文构造的解析方法,从理论上预测了由时滞导致的系统周期解个数及其稳定性随着时滞反馈增益和时滞量的变化规律,得到了不同周期解的频率和振幅。从数值上采用Runge-Kutta法,验证了理论分析结果的有效性,并划分不同周期解所对应的吸引域。结果对进一步研究镇定系统和混沌运动机理有着潜在的应用价值。     

时滞反馈下非线性悬架系统的减振特性研究

针对具有时滞减振主动控制技术的非线性悬架,研究时滞和非线性因素对车辆悬架系统减振性能的影响。以一个具有悬架非线性的1/4车辆模型,引入时滞减振主动控制技术,对车身主振动系统进行了减振控制,采用多尺度法推导得出悬架系统振动量与时滞量之间的关系,分析不同振动状态时主系统的振动。利用Routh-Hurwitz判据对悬架系统的稳定性进行判定,得到了系统的稳定性区域。以车身振幅均方根值作为优化目标函数,通过优化设计得到了悬架系统最优时滞反馈系数及时滞量,并在时域下进行仿真分析。仿真结果显示,在简谐激励下和路面随机激励下,有时滞条件下通过调节参数可以使车身加速度均方根值比无时滞时分别降低42.7%和20.9%。研究结果表明通过非线性和时滞反馈联合控制能有效提高悬架系统的减振效果,为悬架系统的仿真分析和优化设计提供了理论依据和设计参考。     

基于压阻反馈信号纳米梁非线性振动控制

研究了基于硅压阻效应纳米梁非线性振动控制方法。在纳米梁固定端上表面粘贴硅压阻膜片,压阻膜片的电阻值随着纳米梁的振动发生变化。利用惠斯通电桥电路提取振动信号作为电压反馈控制信号,控制纳米梁的非线性振动。用多尺度法求解方程,得到系统主共振的幅频响应方程。由幅频响应方程分析系统非线性振动方程解的稳定性,研究了交流激励电压幅值、阻尼、反馈增益参数对系统稳定性和振幅的影响规律。研究结果表明:激励电压由0.25 V减小至0.1 V时,最大振幅衰减60%。无量纲阻尼由0.058 5增加至0.087 8时,最大振幅衰减40%。增大阻尼和反馈增益参数可以减弱甚至消除纳米梁振动的非线性特性。该研究成果为纳米梁非线性振动控制及信号提取提供了一种理论方法。     

含双时滞振动主动控制系统的稳定性分析

采用增量谐波平衡法求得了合双时滞振动主动控制系统的周期解,并利用庞加莱定理对周期解进行了稳定性分析,得到了系统周期解关于时滞量和反馈控制增益变化的稳定性区域.分析了稳定性区域随时滞量和反馈控制增益的变化规律,结果表明,两个反馈控制增益的相对大小决定着与之相关的两个时滞对系统稳定性区域影响的大小,当时滞量和反馈控制增益匹配适当时,可以使系统保持稳定状态.此结果可为时滞反馈控制策略的设计提供依据.     

基于微分几何法的半主动油气悬架LQR控制

为了对某工程车辆半主动悬架的油气弹簧进行有效控制,分析了油气弹簧弹性力和阻尼力的非线性特性,建立了车辆半主动油气悬架非线性动力学模型.提出了应用微分几何理论并经过非线性状态反馈变换的方法,对半主动悬架非线性系统进行精确线性化,利用线性二次型调节器实现了非线性状态反馈最优控制,并用Matlab/Simulink编程进行仿真实验.仿真得出半主动油气悬架与被动油气悬架相比,显著地提高了车辆的平顺性.研究结果表明此方法可为车辆悬架控制的研究提供参考.     

基于时滞反馈控制的1/4车辆模型乘客减振研究

针对汽车在不平路面行驶时产生的振动会损伤汽车部件和影响乘客舒适性的问题,本文提出一种含时滞反馈控制的主动悬架在四分之一车模型中的减振方法。该悬架模型有三个自由度,由乘客质量、车身质量和簧下质量三部分组成。通过异步学习因子粒子群算法确定时滞控制参数,并将控制参数运用频域扫描法进行稳定性分析,最后建立含时滞反馈控制的主动悬架系统的仿真模型,仿真结果表明：与被动悬架相比,含时滞反馈的控制主动悬架无论在简谐激励还是路面激励下,乘客和车身加速度的均方根值都有明显的降低,具有较好的减振效果。含时滞反馈的控制主动悬架在改善乘坐舒适性和行驶平顺性方面具有优越性。     

半主动悬架参数自整定模糊控制策略

采用1/4车模型对阻尼在振动中的作用进行了分析,提出了一种充分利用阻尼消耗振动能量,通过阻尼控制降低悬挂质量加速度峰值的半主动悬架模糊控制策略,建立了参数自整定模糊控制器.ADAMS、Matlab/Simulink联合仿真结果显示,与实际非线性阻尼特性的被动悬架和现有模糊控制相比,基于该策略的控制器对车辆平顺性和操稳性有明显改善作用.     

单轮车辆非线性悬架的最优阻尼匹配

以单轮非线性刚度、非线性阻尼的悬架为对象,进行统计线性化分析,得到二自由度各响应均方根值的计算公式. Simulink仿真验证了关系式的正确性. 车身加速度均方根值是关于等效线性阻尼的凹函数,故存在唯一的等效阻尼系数可使车身加速度均方根值达到最小. 该结果可用于非线性悬架的匹配和阻尼半主动控制策略的实现.      

不同位移时滞反馈控制对车身减振的影响

为了研究不同位移时滞反馈控制对车身减振性能的影响。以考虑轮胎阻尼的1/4车辆悬架模型为基础,分别构建车身位移时滞和轮胎位移时滞两种不同状态反馈控制,通过利用劳斯-赫尔维茨稳定性判据和多项式判别理论分别得到不同位移时滞反馈控制系统的稳定性区间。在优化参数范围和约束条件下,以车身加速度、速度和位移为优化目标,采用粒子群算法获得不同控制策略的优化参数。仿真结果表明,相同外部激励下轮胎位移时滞状态反馈控制有较大的稳定性区域和更佳的减振效果,可有效改善车身的振动响应,对进一步研究时滞状态反馈控制在车辆中的应用具有一定的参考价值。     

基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架的神经模糊控制

为了抑制由路面不平引起的车辆振动,该文采用磁流变(MR)阻尼器和神经模糊控制算法实现对车辆悬架系统的半主动控制,并在四分之一汽车的两自由度模型上进行了仿真计算.采用的神经模糊控制器能通过反馈的车身加速度,经过计算输出一个恰当的电压到MR阻尼器实时连续地改变其阻尼特性,实现对车辆悬架系统半主动振动控制.仿真结果表明:和被动悬架相比,基于MR阻尼器和神经模糊控制算法的半主动悬架系统对由路面不平引起的车辆振动有明显的控制效果,具有良好的应用前景.     

基于电流变减振器的汽车半主动悬架最优控制

设计了一个混合模式电流变减振器，建立了相应的电流变减振器阻尼力数学模型。在l／4车辆动力学模型的基础上，考虑电流变减振器的阻尼特性，对车辆半主动悬架进行了线性二次型最优控制，设计了一个最优输出调节器。确定了最优控制的目标函数和加权矩阵。用龙格—库塔法解出了最优控制的反馈矩阵。仿真结果表明：最优控制能有效的降低车身加速度，提高车辆运行的平顺性和安全性；设计的电流变减振器结构合理，能满足半主动悬架最优控制的需要，电场强度小于3kV／mm；整个控制系统易于实现，能耗低，响应速度快，可用于半主动悬架的实时控制。     

CVT速比控制调节阻尼的电磁半主动悬架平顺性研究

针对传统汽车悬架不能将振动能量回收利用的缺点,提出了一种基于无级变速器速比控制实现悬架阻尼调节且可实现车身振动能量回收的电磁半主动悬架设计方案。在分析其结构和工作原理的基础上,基于动力学分析建立了无级变速器速比与悬架阻尼之间的对应关系以及该悬架系统的动力学方程;设计了无级变速器速比PID控制器,以1/4汽车悬架系统为例,对汽车平顺性以及振动能量回收效果进行了仿真分析;仿真结果表明,通过对无级变速器速比进行控制调节悬架系统阻尼,可以实现良好的汽车平顺性,并可实现车身振动能量的回收。