车辆主动悬架耗散静态输出反馈控制器的设计

通过建立1/4车辆模型和路面输入模型,应用耗散系统理论设计车辆主动悬架严格(Q,S,R)耗散静态输出反馈控制器,进行仿真研究,将主、被动悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移3项指标进行对比分析.仿真结果表明,使用严格耗散静态输出控制器的主动悬架可以改善车辆乘坐舒适性和行驶平顺性.     

非公路矿用宽体自卸车悬架系统仿真分析

非公路矿用宽体自卸车悬架系统对车辆的行驶性能及寿命有着重要影响.采用多体动力学理论,利用多体动力学软件Adams建立包括非线性前悬架系统、非线性后悬架系统、轮胎、路面在内的多体动力学模型;分析前、后悬架系统在D级搓板路行驶时的受力情况,得到前、后钢板弹簧的受力趋势.仿真结果可为车辆设计提供一定依据.     

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。     

车辆主动悬架耗散状态反馈控制器设计与仿真

通过建立1/4车辆模型和路面输入模型,应用耗散系统理论进行了车辆主动悬架严格(Q,S,R)-耗散状态反馈控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境中建立系统模型并进行仿真研究,将主、被动悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移3项指标进行了对比分析.仿真结果表明,具有严格耗散控制器的主动悬架对车辆乘坐舒适性和行驶平顺性的改善有良好的效果.     

车速变化对车辆平顺性的影响

为研究车速变化对车辆平顺性的影响,建立了考虑车速变化时纵向惯性力影响与白噪声频率时变的路面随机输入1/2车悬架动力学模型.其中,白噪声频率时变的路面输入模型是利用Matlab/Simulink软件的Lookup Table模块,针对实时的车辆行驶距离对空间路面随机激励模型查表来获得.数值仿真结果表明:车速变化对轮胎动变形、簧载质量加速度及车身俯仰角加速度指标基本没有影响,但使悬架动挠度指标明显变差,且车速变化越剧烈及悬架刚度越小,上述现象越明显.采用减小车辆质心至0.8倍与增大悬架刚度至1.1倍的改进时,牺牲簧载质量加速度指标6.96％和车身俯仰角加速度指标0.89％,可使前后悬架动挠度指标分别得到20％与17.6％的明显改善.     

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。     

半主动悬架模糊动态建模与神经网络控制

进行可调减振器外特性试验,拟合其阻尼系数与步进电动机转角之间的非线性关系,基于模糊动态模型理论,建立车辆半主动悬架模糊动态模型.设计半主动悬架模糊神经网络控制策略,研制半主动悬架模糊神经网络控制器.在仿真的基础上,进行实车道路试验.结果表明,模糊动态半主动悬架模糊神经网络控制有效地衰减车身垂直振动,改善车辆行驶姿态,提高乘坐舒适性及行驶安全性,协调整车综合性能.     

基于新型减振支柱的半主动悬架特性研究

为了解决传统半主动悬架减振器有限的阻尼调节范围很难满足所有控制策略要求的问题,提出了刚度和阻尼偶联可调的一体式悬架减振支柱结构。介绍了该减振支柱的结构组成、阻尼和刚度的调节原理与耦合关系,分析了新型减振支柱的非线性刚度和阻尼特性。建立了采用新型减振支柱的二自由度半主动悬架系统模型,运用MATLAB/SIMULINK对半主动悬架模型进行仿真计算。根据仿真结果得到了路面条件、车速、悬架阻尼和空气弹簧初始气压对半主动悬架性能的影响规律。仿真结果显示:在三种典型路面和车速工况下,当减振器的阻尼状态为"高"、空气弹簧的初始气压为0.4 MPa时,半主动悬架的车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程分别比原车被动悬架至少降低6%、10%和18%。表明采用新型减振支柱的半主动悬架可以根据车辆行驶工况,对减振支柱的刚度特性和阻尼特性进行匹配,实现降低车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程的目标,从而改善车辆行驶平顺性、行驶安全性以及机动性。     

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。     

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．     

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。     

基于ADAMS／View微型旅游观光电动汽车悬架仿真分析

针对唐山电动汽车重点实验室前期研制的微型旅游观光电动汽车在行驶时出现轮胎过大的磨损、自动回正作用较弱、转向沉重等问题,在机械系统动力学仿真软件ADAMS／View中建立此电动汽车的前悬架虚拟样机模型。对此模型进行平行轮跳动实验,来仿真分析其悬架系统参数的变化范围,进而分析其产生汽车不稳定特性的原因,为进一步对悬架系统优化和整车平顺性分析做铺垫。     

多车激励下波形钢腹板连续梁桥沥青铺装动力学响应

为研究多车激励作用下大跨径桥梁桥面铺装层的动力学响应,建立含有Fiala轮胎的多刚体实车模型以及大跨径桥梁有限元精细模型,考虑桥面随机不平顺激励,构建包含桥面铺装层的车-桥刚柔耦合系统动力学模型。计算准静态条件下桥梁控制截面的挠度,并与现场静载试验进行对比,验证了所建车-桥耦合模型的正确性与计算结果的有效性。研究不同编队多车荷载作用下波形钢腹板连续箱梁桥铺装的动力响应,不同工况对于车辆后轴悬架力和垂向轮胎力的影响,结果表明：多车荷载相比于单个车辆荷载所引起的动力响应更大,更容易引起桥面铺装和桥梁结构的早期损伤;在车辆数量相同、车速相同、前后车距相等的情况下,车辆行驶编队不同时所引起的桥面铺装层最大挠度、最大纵向应力和最大横向剪应力分别增大了19.7%、23.5%和8.0%,且最大纵向拉应力和剪应力均发生在防水混凝土-混凝土梁之间,容易产生早期疲劳开裂;车辆后轴悬架力随着载重增加而增大,垂向轮胎力随着速度和载重增加而增大。     

基于虚拟样机技术的重型汽车ABS模糊控制研究

 在ADAMS/Car中建立三轴重型载货汽车的虚拟样机模型,包括前后悬架、动力总成、转向系统、稳定杆、制动系、轮胎及车身,同时还考虑了轮胎、悬架弹簧、减振器等部件的非线性.利用Matlab/Simulink建立了基于滑移率的防抱死制动系统ABS模糊控制系统.分别在高附着路面、低附着路面及分离系数路面上进行不同载重下的直线制动仿真,计算汽车制动时的动态特性,并与无ABS的常规制动进行比较.结果表明,本文设计的基于滑移率的ABS模糊控制策略对于重型汽车具有良好的控制效果,使车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近,防止了车轮的抱死,在制动距离、制动时间及制动稳定性方面都有较突出的优势.     

基于协同仿真技术的车辆非线性平顺性分析

汽车悬架中存在多种非线性因素,采用非线性模型的时域求解可获得更准确的平顺性分析结果. 考虑到单一软件的局限性,本文采用协同仿真技术分析非线性车辆模型的平顺性. 用机械系统软件ADAMS建立汽车多体模型,并用MATLAB/Simulink的S函数建立路面模型、轮胎模型和驾驶员模型. 以随机生成的路面不平度数据为输入,在Simulink环境下建立协同仿真模型并完成车辆非线性模型的时域求解. 给出了平顺性协同仿真算例,并根据响应量时间历程数据计算了簧载质量加权加速度均方根值和车轮动载均方根值. 平顺性分析结果表明该协同仿真方法合理、可靠,满足非线性车辆模型的平顺性时域分析需要.     

基于多目标粒子群算法的主动座椅悬架滑模控制器设计

为提高汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,对车辆主动座椅悬架提出一种基于多目标粒子群算法的滑模控制器设计方法。首先,在建立三自由度1/4车辆主动座椅悬架系统模型的基础上设计了满足李雅普诺夫稳定性理论的滑模控制器;其次,基于滑模控制到达条件和滑模面的稳定条件结合Hurwitz稳定判据选择合适的滑模面参数;然后,以汽车悬架动挠度、轮胎动载荷和控制器控制力输出为约束,形成以座椅质心垂直加速度、座椅悬架动行程以及轮胎动位移为控制目标的多目标优化问题,对滑模控制器参数进行优化设计;最后,在MATLAB环境下基于多目标粒子群算法进行求解,并进行数值仿真模拟。仿真结果显示,经过多目标参数优化后各目标值明显减小,表明基于多目标粒子群算法的滑模控制器参数优化显著地改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,为汽车主动座椅悬架系统的研究提供了理论依据。     

车辆悬架和座椅悬架的鲁棒H_∞集成控制策略

在建立"车-椅-人"车辆集成控制模型的基础上,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略.以人体垂直加速度响应功率谱密度为控制输出目标,以满足车辆悬架动行程范围、车轮动静载荷比响应和所需的集成控制力要求为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架集成状态反馈控制器.通过仿真软件MATLAB进行了集成控制系统的仿真分析与比较,证明了该方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了理论依据.     

轮胎与土壤相互作用的数学模型和实验研究

建立弹性轮胎与松软地表的相互作用的数学模型，研究土壤参数、轮胎参数和车辆性能的关系，对轮式越野车辆的设计选型和性能预测具有重要意义。该数学模型，考虑了轮胎与土壤交界面上的切向应力对垂直方向力的平衡，提出了体积变形量的概念，将在硬路面上测量到的弹性轮胎的变形特性转化到松软地表上。采用迭代算法，对弹性轮胎在不同松软地表上的轮胎变形、下陷，轮胎的牵引力、滚动阻力、扭矩、牵引因数、牵引效率进行了计算。利用研制的轮胎牵引驱动性能的电测实验装置和土壤特性的车载测量系统，在塔克拉玛干沙漠腹地分别对土壤特性和轮胎性能进行了现场实验。实验表明，计算结果和实验结果符合的较好。利用数学模型对弹性轮胎在松软地表的性能进行了预测分析。