高速重载车辆主动油气悬架系统平顺性控制发展综述

主动油气悬架具有车身姿态和高度实时控制、阻尼、刚度参数实时调节,路面情况适应性好等特点,能使车辆在不同的运动状态或路面情况下始终保持良好的平顺性和操纵性能。随着计算机控制技术和电控技术的快速发展,以及人们对于乘车舒适性的要求愈来愈高,主动油气悬架在车辆上的应用需求日益增加,尤其是针对一些行驶路况较差、载重量大的高速重载底盘工程车辆,传统的被动油气悬架也难以满足其平顺性要求,采用主动油气悬架系统对车辆行驶的平顺性进行升级成为当前研究的热点。本文对车辆的主动油气悬架系统的原理及特点进行分析,以及对国内外高速重载车辆的主动油气悬架系统平顺性控制研究与应用现状进行总结和回顾,详细阐述了油气悬架进行主动控制常用的控制策略,最后对高速重载车辆的主动油气悬架系统技术的未来发展做出了展望。     

一种新型油气平衡悬架的平顺性仿真研究

针对普通油气平衡悬架油缸垂直布置的结构特点,提出了一种油缸水平放置的油气平衡悬架.建立了两种多轴油气平衡悬架的数学模型,利用Matlab软件对普通油气平衡悬架与新型油气平衡悬架进行了平顺性对比、分析和计算.结果表明,采用油缸水平放置的油气平衡悬架的车辆在很好地改善车辆平顺性的同时,又能降低悬架系统成本,提高可靠性,因此这种悬架更适合在多轴车辆上应用.     

麦弗逊悬架参数变化对整车平顺性影响分析

设计了某车型前麦弗逊式悬架,通过搭建麦弗悬架动力学模型并对其进行动力学仿真及平顺性仿真分析,得到车辆以不同车速通过随机路面的振动分析数据,以此评价车辆行驶平顺性.通过逐步改变悬架刚度和阻尼值分析对车辆行驶平顺性的影响,进而得到提高车辆行驶平顺性的方法.     

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。     

基于功率键合图对多轴车辆油气悬架系统模糊控制的研究

针对多轴车辆主动油气悬架研究中的不足,本文基于功率键合图法与模糊PID控制算法对多轴车辆主动油气悬架系统进行了的研究分析。依据多轴车辆行驶路况的相关特性,建立了整车主动悬架结构模型,同时,建立了基于功率键合图理论的多轴车辆油气悬架系统的数学模型,并推导出了状态方程;在此基础上利用模糊PID控制理论设计了一种主动油气悬架控制器,实现了油气悬架系统的主动控制;最后利用MATLAB/Simulink编写仿真程序对其仿真分析,并与被动悬架的仿真结果作了对比,结果振动垂心加速度相比被动悬架改善了接近62%,俯仰角加速度的改善大约为60%;模拟仿真结果表明:该系统具有良好的控制效果,多轴车辆的平顺性和舒适性得到了明显的改善。本文结论可为实际生产应用奠定一定的理论基础。     

模糊反馈增量式比例积分微分油气悬架控制

为了提升工程车辆的行驶平稳性,以工程车辆油气悬架为研究对象,以车身加速度为主要优化目标,设计了基于模糊反馈的增量式PID油气悬架控制系统。对被动悬架,增量式PID和模糊反馈增量式PID控制器进行仿真,对车身垂向加速度,车轮动载荷,悬架动挠度和控制力四个指标进行分析。选取C级路面和车辆行驶速度作为油气悬架系统输入激励,在降低车身垂直加速度的前提下,着重解决增量式PID控制器存在的问题。仿真结果表明,与传统被动悬架系统相比,基于模糊反馈的增量式PID控制油气悬架系统的车身垂向加速度的均方根值降低52%、悬架动挠度降低24%、车轮动载荷降低了44%。与增量式PID相比,悬架动挠度降低了69%,且基于模糊反馈的增量式PID控制器相比较于传统增量式PID控制器其输出控制力降低了86%。因此可以证明,基于模糊反馈的增量式PID控制器,不仅可以提升油气悬架系统综合动态性能,对改善车辆行驶的平顺性和操作稳定性,具有较好的应用前景,且其在经济性和环保性方面同样更具优势。     

非线性复合式悬架系统设计

针对装有油气悬架的车辆在实际应用中所面临的可靠性问题,提出了一种以油气悬架和螺旋弹簧共同作用提供弹性力的复合悬架.结合一种越野车悬架系统参数,给出了复合悬架刚度参数的匹配方法,对复合悬架和油气悬架系统的工作压力、载荷特性及刚度特性进行了对比,并通过仿真进一步对比了其平顺性评价指标.结果表明,复合悬架与油气悬架相比,在降低系统压力,提高可靠性的同时,保证了良好的越野平顺性,更适合于越野车辆.     

半主动油气悬架精确线性化自适应LQG控制

针对油气悬架的非线性特性,建立了矿用汽车1/4车辆半主动油气悬架动力学模型.利用微分几何原理,实现了非线性模型精确线性化;为克服动态系统的不确定性,采用了自适应LQG控制策略.根据矿山路面的实际要求,采用了层次分析法确定LQG控制器各性能指标的加权系数.仿真结果表明层次分析法易于加权系数的合理选择;半主动油气悬架自适应LQG控制能够有效降低车身振动,较被动油气悬架显著提高了平顺性和操稳性,有效地提高了在矿山路面的行驶安全性.     

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。     

汽车底盘电控技术中的动力学问题

近年来,由于车辆动力学分析手段的快速发展,使得汽车底盘电子控制技术有了阶梯式的飞跃,更多先进的电子控制系统被安装在各种商品车上.它们全面提高了汽车的动力性、稳定性、乘坐舒适性和行驶安全性,使得汽车更加完美和智能.车辆动力学是汽车底盘电控技术发展的基础和动力,所有底盘电控系统的控制原理和机制都是以动力学模型的研究和分析为前提的.文中对底盘主要系统的电控装置分析,探索汽车底盘电子控制技术中的动力学问题.     

基于油气悬架的越野车辆三级阻尼可调技术研究

针对某型越野车辆设计了三级阻尼可调油气悬架,在对其结构和工作原理进行分析的基础上,建立了阻尼数学模型.通过仿真分析、台架试验及实车平顺性道路试验检验,表明所建立的阻尼数学模型是正确的.该三级阻尼可调油气悬架可用于实车,并能有效提升某型越野车辆的行驶平顺性.     

阀系参数对油气悬架阻尼特性的影响

设计了一种阻尼可调的油气悬架,对其结构和工作原理进行了分析,建立了油气悬架非线性阻尼数学模型.通过应用Matlab/Simulink软件仿真,分析了并联节流孔大小对油气悬架阻尼特性的影响,并进行了实验验证,结果吻合较好,表明上述模型的建立及实验方法是合理可行的.采用该方法,分别对串联节流孔大小、单向阀最大开度以及单向阀弹簧预压缩量对油气悬架阻尼特性的影响进行了仿真.结果表明,通过合理选择上述参数,可以得到较为理想的油气悬架阻尼特性.     

油气耦连悬架系统的建模与仿真研究

针对车辆轮荷的显著差异会降低车辆的平顺性和驱动能力这一问题,提出了一种油气耦连悬架系统.首先介绍了该系统的结构和原理,并在Matlab/Simulink下搭建了其动力学模型,最后将该模型与车辆动力学仿真软件Carsim进行联合仿真,在不平路面下对是否装有该耦连悬架系统车辆的侧倾角、不足转向度、发动机输出功率等指标进行仿...     

非线性油气悬架系统平顺性仿真与参数优化设计

基于油气悬架台架实验,建立工程自卸车八自由度数学模型,该模型包含刚度五次方非线性和阻尼立方非线性.在此基础上利用SIMULINK建立仿真模型,并用实验验证仿真模型的正确性.通过对油气悬架参数的灵敏度分析,确定优化变量,然后以行驶平顺性为优化目标,建立油气悬架参数优化模型,利用SIMULINK、遗传算法对油气悬架参数进行联合优化设计,得到油气悬架理想的非线性刚度和阻尼特性曲线.仿真分析与实验结果表明:油气悬架的减振特性需要进一步优化设计.优化后,各车速下座椅的加权加速度均方根值分别降低了约17.3％,18.8％,25.8％,油气悬架的减振性能和整车行驶平顺性得到明显改善.     

面向多约束的可举升复合油气悬架偏频优化

以空、满载状态下悬架偏频及空满载等频性作为平顺性评价指标,分析了可举升复合油气悬架结构参数对整车性能的影响.针对某军车可举升复合油气悬架结构参数与整车性能的匹配与优化进行了研究,以空、满载悬架偏频的平方和与空、满载悬架偏频差值的乘积为目标函数,以复合油气悬架结构参数为设计变量,以悬架边界条件,承载状况等为约束条件进行了优化计算,最后得出可举升复合油气悬架合理的参数匹配,既满足了设计要求,又能最大限度地提高整车平顺性.     

车辆操稳性与舒适性统一建模研究

针对国内外车辆动力学建模时存在的问题,在考虑整车质心与簧载质量质心不重合及车身姿态变化对非簧载质量运动影响的条件下,采用拉格朗日方法建立了能够同时反映车辆垂向、侧向运动特性的统一动力学模型.以安装有互联油气悬架的某车为例,基于该模型,采用Matlab与AMESim联合仿真的方法,分析互联油气悬架的主要设计参数对车辆转向特性及抗侧倾性能的影响.