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。     

半主动悬架座椅的设计及振动特性实验研究

为改善非公路驾驶员座椅的乘坐舒适性,设计制造了一种基于带附加气室空气弹簧和磁流变减振器的半主动悬架座椅,通过控制比例阀输入电压和磁流变减振器输入电流调节座椅悬架系统的刚度和阻尼,构建了座椅的振动特性实验系统。试验研究了激励频率、比例阀输入电压及磁流变减振器输入电流对座椅振动特性的影响规律。研究结果表明,座椅悬架的固有频率、位移传递率及加速度均方根值均随比例阀输入电压的增大而减小;在高频振动区,磁流变减振器的输入电流对加速度均方根值影响较大。     

新型汽车磁流变减振器的阻尼力数学模型及实验仿真研究

介绍了一种新型汽车磁流变减振器的结构、工作原理，建立了反映阻尼力的数学模型，在此基础上，得出减振器阻尼力由两部分组成，一部分是由液体的粘性阻尼引起的粘性阻尼力，另一部分是由控制磁场引起的库仑阻尼力．指出改变磁场强度可以改变磁流变液屈服切应力，从而可改变阻尼力．最后用实验验证了阻尼力数学模型所得结论的正确性，并通过仿真证明了减振效果．     

磁流变减振器的外特性及非线性特性研究

为了更好的研究控制磁流变减振器的运动状态,运用MTS849减振器试验台测试的试验数据来探究电流和活塞运动速度对磁流变减振器的外特性的影响。考虑到磁流变阻尼力非线性的特性,运用LabVIEW软件设计出了多项式的程序框图和前面板,并进行了磁流变减振器阻尼力的多项式拟合仿真,准确的建立了多项式数学模型,并与利用MATLAB软件建立的多项式模型和试验台测试的数据相比较。结果表明：当速度一定时,随着控制电流的增加,减振器阻尼力也随着增加,电流较小时阻尼力增加的相对较慢,电流较大时阻尼力增加的相对较快;当电流一定时,减振器阻尼力随着活塞速度的增加而增加。运用LabVIEW软件拟合的多项式模型更接近试验数据曲线,说明该多项式数学模型能很好的描述磁流变减振器阻尼力的滞回特性和非线性特性。     

磁流变减振器的外特性及非线性特性

为了更好地研究控制磁流变减振器的运动状态,运用MTS849减振器试验台测试的试验数据来探究电流和活塞运动速度对磁流变减振器外特性的影响。考虑到磁流变阻尼力非线性的特性,运用Lab VIEW软件设计出了多项式的程序框图和前面板,并进行了磁流变减振器阻尼力的多项式拟合仿真,准确地建立了多项式数学模型,并与利用MATLAB软件建立的多项式模型和试验台测试的数据相比较。结果表明:当速度一定时,随着控制电流的增加,减振器阻尼力也随着增加,电流较小时阻尼力增加相对较慢,电流较大时阻尼力增加相对较快;当电流一定时,减振器阻尼力随着活塞速度的增加而增加。运用LabVIEW软件拟合的多项式模型更接近试验数据曲线,说明该多项式数学模型能很好地描述磁流变减振器阻尼力的滞回特性和非线性特性。     

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.      

抗蛇行减振器常见故障对高速列车动力学性能的影响

以CRH380B型动车组为实例,结合实际中常见的抗蛇行减振器故障,基于车辆动力学理论,利用动力学仿真软件SIMPACK建立动力学模型,通过改变抗蛇行减振器阻尼特性来模拟不同故障类型,从而对车辆进行动力学研究.结果表明:当抗蛇行减振器故障后的剩余阻尼力在标准阻尼力50%以下时,对车体平稳性、稳定性、曲线通过性能均有很大影响.其中当抗蛇行减振器剩余阻尼力为标准力值的50%时,车体垂向和横向平稳性指标分别达到了1.85和2.20,脱轨系数达到了0.45,非线性临界速度降低到了271km/h.得出抗蛇行减振器的最佳阻尼特性:当卸荷速度为0.03m/s,卸荷力为8~9kN时,车辆各动力学性能达到相对最优状态.     

扭力梁疲劳寿命与减振器阻尼关系的研究

为了研究扭力梁式悬架中扭力梁疲劳寿命受减振器阻尼的影响关系,首先基于物理机理建立了减振器阻尼力与阀片厚度、阀片片数等结构参数之间的数学模型,反映减振器的工作特性;基于减振器结构参数的灵敏度分析确认减振器阻尼特性调节方法;建立刚柔耦合的整车四立柱模型,并通过实验验证模型的准确性;在此基础上,将减振器模型应用于刚柔耦合的扭力梁汽车整车四立柱模型中,根据调节方法改变减振器结构参数,分析不同阻尼特性下扭力梁的疲劳寿命,得到扭力梁疲劳寿命-减振器阻尼特性关系曲线。研究结果表明:减振器阻尼特性调节方法与企业的实际调节措施一致,并且在兼顾安全性和平顺性的阻尼系数范围内,随着阻尼系数的增大,扭力梁最小疲劳寿命随之增大,而当到达一定的阻尼系数之后,阻尼系数的变化对扭力梁疲劳寿命几乎不产生影响。     

半主动悬架可调阻尼减振器及其控制时滞研究

研制了一种用于汽车半主动悬架系统的可调阻尼减振器，试验结果显示该减振器的阻尼调节性能达到半主动悬架控制要求．提出了一种基于天棚阻尼控制原理的新方法，可根据汽车的实际行驶情况灵活地控制车身振动加速度和车轮动载，从而实现预期的控制目标．探讨了可调阻尼减振器的驱动机构动作时滞和阻尼切换时滞对半主动悬架系统控制效果的影响．结果显示：驱动机构在120ms以上的时滞对车身振动加速度和车轮动载荷均有不利影响；减振器阻尼系数切换时的变化速度过快或过慢都对控制效果不利，     

磁流变液阻尼器的参数优化与特征仿真

基于液压流体力学的液压缸设计理论,由磁流变液的物理性质建立了单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的力学模型,用数值计算方法对磁流变液阻尼器的参数进行了模拟仿真研究,求得缸体和活塞之间的缝隙、活塞的运动速度及磁流变液的粘性系数与阻尼力之间的关系,确定了最佳的磁流变液阻尼器设计参数.定量描述了磁流变液阻尼器的非线性阻尼特性,为单筒压差流动和剪切流动混合模式磁流变液阻尼器的设计提供了理论依据.     

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.     

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.     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制

为研究磁流变阻尼器在汽车振动控制中的应用可行性，对Bouc-Wen磁流变阻尼器模型进行了数值计算分析，揭示了14个参数对模型阻尼力的影响．运用随机理论对Bouc-Wen模型及基于该模型的汽车悬架进行了模拟仿真分析，与传统线性阻尼器进行对比，采用非线性阻尼器模型能更精确描述汽车悬架的物理特性，通过对比半主动可调磁流变阻尼控制与被动控制、主动控制和半主动on-off控制在正弦激励和随机激励下的各种动态特性，证明了磁流变阻尼器在汽车控制工程中的可行性，说明磁流变阻尼器有较好的应用价值．     

混合模式磁流变阻尼器的机械腿减振控制

针对足式机器人在重载情况下机械腿会受到较大足地冲击,现有普通磁流变阻尼器的出力等级抑制有限的问题,提出一种剪切阀-挤压混合式磁流变阻尼器,并设计半主动控制器对机械腿进行减振控制.首先,分析新型磁流变阻尼器结构原理,并对其力学性能进行测试.然后,基于Bouc-Wen模型与实验数据,采用遗传算法对阻尼器力学正模型参数进行辨识求解.最后,建立基于新型混合磁流变阻尼器的机械腿减振系统的理论模型,并设计天棚控制器对其进行机械腿振动控制仿真.结果表明,新型混合式磁流变阻尼器在天棚控制策略下能有效降低机械腿振动的幅值与加速度,分别下降了49%和47%.     

自调频调谐质量阻尼器及其减振性能试验

为了改善调谐质量阻尼器(TMD)对频率调谐敏感和使用过程中TMD的频率难以调节的缺陷,利用可调节质量的箱体代替TMD的质量块,并附加上伺服控制系统和驱动装置,即为自调频TMD.在特定的外界激励作用下,伺服控制系统能够自发地启动驱动装置改变TMD的质量,调节TMD频率至控制结构频率附近.通过对比自振频率偏离TMD频率的单自由度简支桥梁模型,在TMD启动变频率调节前、后两种情况下的自由振动和受迫振动,以等效阻尼比、加速度峰值和均方根值等作为评价指标,测试了该自调频TMD对原TMD的改良效果.结果表明:变频率调节有较好的收敛性,且相比启动变频率调节前,启动后能提高模型结构的等效阻尼比;多种人行荷载工况下,相比启动变频率调节前,启动后均能提高减振率.