大型货车对路面的动作用力

为研究大型载重货车对路面的动作用力,建立了四轴拖挂车动力学模型,以路面随机不平度为激扰,研究车辆动载荷和动载系数随路面等级、车速、载质量、轮胎刚度、悬架阻尼和悬架刚度的变化规律.结果表明:如果路面等级下降或车速提高或轮胎刚度增大,拖挂车各轮动载荷都增大;挂车悬架阻尼的减小和悬架刚度的增大都能使挂车各轮动载荷增大,对拖车各轮的动载荷影响则不大;拖车后悬架阻尼的增大能引起拖车后轮动载荷的减小,但拖车后悬架刚度在原取刚度值的1.5倍附近时,能使拖车后轮动载荷最小;在模拟中,动载荷系数和动载荷具有相同的变化规律;而载质量的增加,拖挂车各轮的动载荷变化不大,但动载系数减小,对路面总作用力会逐渐增大.     

减振器示功图面积对车辆平顺性的影响

为了研究减振器示功特性与车辆平顺性之间的影响机理,基于流体力学原理建立了液压双筒式减振器数学模型,并对其进行了台架试验.在此基础上,根据减振器外特性仿真曲线,提出了示功图总面积量化指标.结合车辆系统振动原理,建立了示功图总面积与簧上质量垂向振动加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷之间的数学关系.基于整车振动模型,定量分析了示功图总面积对簧上质量垂向振动加速度、悬架动行程以及轮胎动载荷的影响规律.结果表明:当示功图总面积较小时,车辆平顺性和行驶安全性均出现明显恶化现象,但示功图总面积过大也会引起振动加速度和轮胎动载荷的增大,同时还会影响二者振动能量在频域内的分布.     

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。     

轮毂直驱空气悬架系统垂向动力学特性分析

针对轮毂直驱电动汽车簧下质量较大和电动机不平衡电磁力的问题,进行了轮毂直驱空气悬架(hub direct drive air suspension,HDD-AS)系统垂向动力学特性分析.构建了轮毂电动机与带附加气室空气悬架耦合模型,当轮毂直驱空气悬架系统在路面随机激励与电动机不平衡电磁力耦合作用下,附加气室容积和阻尼系数改变时,分析了电动机偏心距、电动机不平衡电磁力、簧上质量加速度、悬架动行程、轮胎动载荷和簧下质量加速度均方根值的变化规律,研究了附加气室容积和阻尼系数变化对电动机偏心距、簧上质量加速度、悬架动行程、轮胎动载荷和簧下质量加速度的频域影响.结果表明:附加气室容积和阻尼系数的变化对轮毂直驱空气悬架系统悬架性能和轮毂电动机振动具有较大的影响.     

EHA可控悬架平顺性研究

利用ADAMS建立了传统悬架和EHA可控悬架系统模型,在B级路面随机激励相同情况下,对两种悬架动行程和车轮动载荷进行比较,结果表明,EHA可控悬架能够有效地降低车轮动载荷和悬架动行程,对汽车平顺性作用显著。     

基于天棚模型和扰动观测器的主动悬架滑模控制研究

以非线性二自由度主动悬架系统为研究对象,将天棚模型和扰动观测器的滑模控制算法相结合,提出了基于天棚模型和扰动观测器的滑模控制算法,并证明了系统的一致有界和一致最终有界。天棚模型中的簧载质量位移和速度给主动悬架系统中的簧载质量位移和速度提供参考轨迹;扰动观测器用于估计由悬架系统中悬架弹簧力、减振器阻尼力和作用在簧载质量上的外界干扰引起的簧载质量的扰动量。文中还在阶跃路面激励和随机路面激励下,根据主动悬架系统实验结果,验证了提出的控制算法的可行性;并在阶跃路面激励下,基于非线性二自由度主动悬架模型,计算了线性二次型最优控制(LQR)、具有扰动观测器的滑模控制(DOSMC)和基于天棚模型和扰动观测器的滑模控制(RMDOSMC)下主动悬架系统中簧载质量加速度、悬架动行程和轮胎动载荷的性能指标。与LQR和DOSMC控制相比,采用RMDOSMC控制时,主动悬架系统可以获得更优的性能指标。     

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。     

四轮随机路面激励下的七自由度车辆响应特性

为了研究不同等级道路下车辆动态响应以及轮胎动载荷的变化情况,根据国家路面不平度分级标准,采用滤波白噪声法建立了随机路面时域模型并与标准路面的功率谱密度对比验证模型的准确性。通过四个车轮之间的传递函数建立了四轮随机路面时域激励模型;并以该模型作为不平路面激励,考虑悬架拉伸和压缩状态时的不同阻尼,建立七自由度整车行驶动力学模型。研究了车辆质心垂向加速度、俯仰角、侧倾角以及轮胎动载荷随路面等级的变化情况。结果表明:车辆和轮胎的动态响应随着路面不平度的增加而增加。可见,搭建的整车模型能够很好地反映不同路面下车辆的动态响应,为车路耦合的深入研究奠定基础。     

基于TS模糊模型和扰动观测器的集成悬架控制系统设计

由于汽车负载质量变化的非线性和摩擦力等扰动因素的存在,传统方法设计的主动悬架性能会受到较大影响。文章设计了一个集成悬架主动控制系统,建立1/4车三自由度振动模型,利用TS模糊模型对非线性的负载质量建模,从而提升控制器的鲁棒性;由于悬架迟滞特性对汽车平顺性能影响较大,使用MTS试验台对悬架进行了力特性分析,建立了精确的悬架摩擦力模型,并设计了一个扰动观测器来估计由实际摩擦力引起的扰动,对摩擦力进行补偿;以人体加速度、悬架动行程和车轮动载荷为控制目标,设计了一个基于TS模糊模型和扰动观测器的集成悬架H_∞状态反馈鲁棒控制器。时域和频域的分析结果表明:与被动悬架、主动汽车悬架、主动座椅悬架相比,该文设计的主动集成悬架能够有效提升汽车平顺性;且在BUMP激励下,集成悬架系统可以快速降低冲击载荷,具有良好的鲁棒稳定性。     

磁流变半主动空气悬架混合天地棚控制策略研究

以磁流变减振器半主动空气悬架为研究对象,基于流体动力学理论建立空气弹簧数学模型,利用试验数据建立磁流变减振器多项式模型。考虑到空气弹簧刚度和磁流变减振器阻尼的非线性,将其以空气弹簧和磁流变减振器非线性力的形式引入到四分之一车辆动力学模型中;以汽车行驶平顺性,轮胎接地性和操纵稳定性的综合性能为控制目标,利用加权系数u引入混合天地棚控制策略,并分析了不同的u值对悬架各性能指标的影响,当u取0.8时,悬架综合性能最好,簧上质量加速度均方根值改善达23.2%,轮胎动载荷均方根值降低17.4%,悬架动行程略有改善。     

采用改进神经网络PID控制的车辆悬架振动仿真研究

为了研究车辆悬架振动模型,创建了车辆悬架平面简图,并根据牛顿定律推导出车辆悬架振动微分方程式。引用BP神经网络PID控制器,对传统粒子群算法进行改进,将改进粒子群算法用于优化BP神经网络PID可知结构。通过MATLAB软件中对车辆悬架位移、速度和加速度进行仿真验证;同时,与BP神经网络PID控制器仿真结果进行比较和分析。结果表明,车辆悬架采用BP神经网络PID控制器,悬架行程、轮胎位移和车身加速度均方根值较大,车辆整体振动幅度较大;而采用改进BP神经网络PID控制器,悬架行程、轮胎位移和车身加速度均方根值较小,车辆整体振动幅度较小。采用改进神经网络PID控制车辆悬架,能够抑制路面噪声激励对车辆振动幅度的影响,提高车辆行驶的安全性。     

路面激励Simulink模型的建立及其应用*

为了在汽车动力学中应用路面激励,基于滤波白噪声方法建立了路面激励的描述。分析了Simulink白噪声生成模块,基于滤波白噪声描述建立了路面激励Simulink模型,确定了空间下截止频率。基于路面激励Simulink模型,建立了汽车两自由度振动四分之一系统Simulink模型,在城市行驶的B级路面和车速范围对车身加速度、悬架动挠度、车轮动载荷和车轮加速度的车速特性进行了仿真。研究结果表明,基于滤波白噪声描述建立的路面激励Simulink模型和汽车两自由度振动四分之一系统的Simulink模型,既可以再现路面激励,也可以用于分析汽车振动响应量的车速特性。     

基于最优控制的主动悬架控制器设计

通过建立1／4车辆模型动力学方程,应用最优控制理论进行车辆主动悬架LQG与PID控制器的设计,并在Matlab／Simulink环境中建立系统模型并进行仿真．将主动悬架与被动悬架的车身加速度、悬架动行程、轮胎动载荷3项指标进行了对比分析．仿真结果表明,具有LQG与PID控制器的主动悬架对车辆的振动舒适性的改善有良好的效果．     

基于轮胎与地面接触模型的非公路车辆平顺性

为了准确地预测和评价非公路车辆的行驶平顺性,通过分析轮胎与地面的相互作用,建立了弹性轮胎-软地面接触模型及其与车辆的集成模型,采用Matlab语言编制出仿真分析软件,得到了变形地面作用于车辆的有效路谱及车身垂向加速度、悬架动挠度、轮胎动载等反映车辆行驶平顺性的评价指标.仿真结果表明,随着地面变形的变大,车辆的低频激励增大,车身的振幅也随之增大.在建立非公路车辆悬架的动力学模型时地面变形的影响不容忽视.     

基于模糊PID控制的1/2车辆主动悬架系统研究

建立了1/2车辆主动悬架系统动力学模型和路面输入模型,将PID控制和模糊控制并联,设计了主动悬架系统模糊PID控制器。在MATLAB/Simulink中的仿真结果表明,模糊PID控制的主动悬架在车身加速度、俯仰角加速度、悬架动行程及轮胎动位移等方面明显优于被动悬架以及单纯的模糊控制和PID控制,较好的改善了车辆的行驶平顺性及乘坐舒适性。     

轮毂电机驱动电动汽车机电耦合垂向动力学特性

电动车用轮毂电机受路面激励和车重的双重作用,定转子相对偏心进而产生不平衡磁拉力,其垂向分量与车辆悬架系统的垂向振动相耦合,影响电动汽车的平顺性、舒适性等性能。针对这一机电耦合问题,以一台永磁式轮毂电机为研究对象,利用磁场叠加法获得负载气隙磁密分布,引入复数相对磁导和偏心磁导修正系数,建立考虑定子开槽效应的电机偏心磁场和不平衡磁拉力解析模型,并通过有限元仿真和样机试验验证了解析模型的有效性。根据悬架系统的垂向振动与电机偏心不平衡磁拉力的实时耦合关系,利用拉格朗日法求解车辆动力学方程,建立1/4车身垂向耦合振动模型。以轮毂电机定子垂向振动加速度、车身垂向振动加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷为主要指标,研究机电耦合效应对车辆垂向动力学特性的影响,揭示不平衡磁拉力输出特性与车辆动力学响应之间的机电耦合机理。研究结果表明,机电耦合效应使电动汽车的平顺性、操稳性和安全性等性能总体下降。     

基于Matlab的二自由度车辆的动力学仿真

基于Matlab对二自由度车辆进行动力学仿真。由滤波白噪声产生的路面激励作为系统的输入,通过建立系统的状态方程得出了三个系统输出:车身加速度、悬架动行程和车轮动载荷,并得出了在不同车速和路面情况下的仿真结果。     

基于逆虚拟激励法的整车平顺性

建立了8自由度整车的系统模型和数学模型,使用逆虚拟激励法在路面激励谱密度未知和车轮的垂直振动响应谱密度已知的情况下,计算出了整车车辆的车身垂直加速度功率谱密度、悬架动挠度和车轮相对动载.并用MATLAB语言编制了仿真程序,对确定路面上和未知路面上的平顺性分析结果进行了比较,结果表明在未知路面上采用逆虚拟激励法研究车辆的平顺性是可行的.该方法简单易懂,避免了构建路面激励的难题,在汽车振动领域值得推广.