基于空间模型的轿车平顺性时域建模和仿真*

基于滤波白噪声、路面各向同性假设和一阶Pade逼近方法,建立了四轮路面激励的滤波白噪声模型。基于一定假设,建立了轿车平顺性七自由度空间力学模型,由系统振动能量和拉格朗日方程推导出相应数学模型的微分方程描述,提出了相应的平顺性仿真算法,在常用的B级路面和车速60 km/h下,对某轿车平顺性进行了时域仿真,获得了振动响应量的时间历程。研究结果表明,基于空间模型对轿车平顺性进行时域建模和仿真是可行和有效的。     

滤波白噪声路面时域模拟方法与悬架性能仿真

为合理模拟路面时域模型,通过路面不平度空间功率谱密度分析路面频域模型,并由路面频域模型推导路面时域模型的滤波白噪声数值模拟方法.提出了采用滤波白噪声方法模拟路面时域模型时,改变仿真车速的同时需调整白噪声采样频率使之与车速相配.通过分析生成的路面时域模型的空间功率谱密度,验证了路面时域模型的准确性.比较只改变车速和所提出的改变车速并调整相应白噪声采样频率模拟的路面时域模型的高度历程、频谱和空间功率谱密度,得到了后者模拟方法更符合标准等级路面的结论.并通过仿真,分析比较了某1/4车辆悬架模型在不同方法生成的路面时域模型输入下的系统响应精确性,体现了所提方法的重要性.     

整车主动悬架平顺性时域仿真与优化

为消除剧烈振动给车辆行驶平顺性与稳定性带来的不良影响,利用拉格朗日法建立路面-车耦合的17自由度动力学方程;通过线性滤波白噪声法,建立路面不平度激励的时域模型;根据现代控制理论建立悬架系统多输入多输出的状态方程.利用线性二次型高斯控制理论设计主动悬架控制器,通过粒子群算法（PSO）对控制器的加权参数进行优化.仿真结果表明:车辆平顺性在主动悬架系统的控制下得到了较大的提升,同时车辆的操纵稳定性、结构稳定性均有所改进,车辆的综合性能有了全面的提高.      

二维不平度路面的空间域滤波重构及仿真

基于不同轮辙路面不平度功率谱阵的LU分解得到了左右轮辙不平度特性的双独立白噪声滤波传递关系,并分别对传递函数中涉及的相干函数进行Pade展开,对涉及相干函数的复杂超越函数进行Chebyshev-Pade展开,获得了高精度的有理近似显式表达;在双白噪声滤波传递关系有理近似的基础上,按白噪声滤波法构造了一种考虑轮辙相干性的空间域二维不平度路面模拟模型.不同轮辙路面模拟结果表明,自功率谱密度几乎重合,左右轮的相干函数也吻合较好,且该模型能高效率、高精度地泛化应用于二维不平度路面模拟,可为车辆路面运输的平顺性分析提供空间域路面模型.      

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。     

载货汽车平顺性多刚体系统动力学建模与仿真

文章根据载货汽车的特点对其模型进行了简化,建立了十一自由度的多刚体系统动力学模型;以卡尔丹角描述载货汽车多刚体系统的姿态,运用多刚体系统动力学建模方法,建立了载货汽车十一自由度平顺性动力学模型及其动力学方程;激励分析中考虑了轮胎径向跳动的影响,采用逆快速傅里叶变换(inverse fast Fourier transform,IFFT)法建立了四轮相关路面随机输入时域模型;在此基础上,利用Matlab的GUI模块开发了载货汽车平顺性时域仿真系统,并以某型号载货汽车为例进行了平顺性时域仿真;最后,通过载货汽车平顺性实验,验证了该系统的仿真结果是准确可靠的。该系统实现了载货汽车多刚体系统的参数化建模与仿真,能有效地对载货汽车平顺性进行性能预测和评估。     

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。     

随机路面下轮毂电机偏心对电动汽车平顺性影响

为了分析轮毂电机偏心对电动汽车平顺性的影响，建立了考虑轮毂电机质量和轮毂电机激励的电动汽车平面4自由度振动模型，推导出相应的状态方程和输出向量表示，确定了平顺性评价指标.采用滤波白噪声方法建立了随机路面前轮激励，将Laplace变换和4阶对称Pade逼近相结合获得了随机路面后轮激励与随机路面前轮激励的关系，给出了典型的四相8/6极开关磁阻电机整体垂向激励的表示.实现了随机路面激励和轮毂电机激励的仿真，在B级路面上进行了4种工况的随机路面平顺性仿真和比较.结果表明，轮毂电机偏心对随机路面下电动汽车平顺性有着不可忽视的影响，设计电动汽车时需要考虑轮毂电机偏心引入的负效应.     

路面不平度的模拟与汽车非线性随机振动的研究

预测汽车的随机振动响应对汽车的开发设计是非常重要的。实际汽车存在许多非线性环节,需采用非线性振动模型进行研究,在这种情况下,通常采用的频域分析方法一般不再适用。应用机械系统分析软件ＡＤＡＭＳ建立了１１自由度汽车非线性振动模型,并用由伪白噪声法生成的符合实际路面统计特性的伪随机序列来模拟路面不平度。在此基础上,利用数值算法在时域中对汽车的非线性随机振动响应进行了计算机仿真计算研究。结果表明,这种方法对研究汽车的非线性随机振动是有效的。     

基于自适应神经模糊网络的路面识别技术

以路面识别为目的,利用自适应神经模糊网络(ANFIS)进行路面不平度激励时域估测研究. 首先建立车辆1/4模型运动微分方程,并使用白噪声信号激励车辆模型,利用激励产生的模型动力学响应进行自适应神经模糊系统训练. 之后对训练获得的逆向车辆动力学模型进行分析并利用随机路面激励产生的系统响应进行随机路面时域估测. 最后对自适应神经模糊网络系统隶属函数个数及输入数据组合进行分析比较. 仿真结果显示,自适应模糊神经网络系统能够以较高的精度完成路面时域估测.      

AD250铰接式自卸车橡胶悬架系统动态特性试验研究

基于SCHENCK整车道路模拟试验台,设计和实施了AD250铰接式自卸车整车道路模拟试验.采用路谱激励模拟车辆实际行驶状态,在不同路面、载荷与车速下,以加权加速度均方根值为指标评价了AD250铰接式自卸车的平顺性.分析了前后悬架橡胶弹簧上下测点加速度响应的频谱特性,掌握了不同载荷工况下前后橡胶悬架系统的非线性动态特性.试验表明:该车平顺性有待于进一步提高,前悬架对于隔离来自路面的激励起到了一定的作用,而后悬架没有起到有效的隔振作用.该研究为检验和修正整车动力学模型及悬架系统优化设计提供了重要依据.     

满载汽车动力学模型及仿真

以某款轿车为研究对象,建立12自由度汽车乘坐动力学模型,通过达朗贝尔原理推导动力学方程.首先,采用滤波白噪声法建立路面不平度时域模型,生成的C级路面随机激励高程变化在-0.05~0.05 m范围以内,符合实际路面.然后,在Simulink中建立人-车-路系统仿真模型,对轿车在不同车速下不同位置的人体振动响应进行仿真分析,并进行舒适性评价.最后,进行实车试验,验证模型的正确性.结果表明:在50 km·h^-1车速下,所有乘员的主观感受为稍有不舒适;随着车速的增加,前排乘客和驾驶员稍有不舒适的主观感受越来越强,而后排乘客的主观感受由稍有不舒适增加到有些不舒适.     

基于惯容器-弹簧-阻尼悬架的履带机器人平顺性仿真分析

为探究ISD悬架作为履带机器人悬架方案的应用价值,以某履带机器人方案为例,建立了采用ISD悬架的1/2移动平台8自由度模型,进行力学分析得到了系统运动微分方程,以计算机模拟的路面随机激励时域模型作为输入,利用MATLAB/Simulink建立履带机器人动力学模型,考虑履带承重轮之间地面输入的迟滞性,将路面不平度和履带机器人行驶速度相结合对模型进行仿真。结果表明：采用ISD悬架的履带机器人方案相对于采用传统被动悬架的方案,质心垂向加速度和俯仰角加速度均有明显减小,即行驶平顺性得到了改善,可见ISD悬架的应用可以提高履带机器人的行驶平顺性。     

基于虚拟样机技术的汽车平顺性仿真研究

以某双横臂悬架汽车为研究对象,运用虚拟样机技术,建立前悬架虚拟样机模型.通过虚拟仿真,得到其前轮定位参数,揭示其运动学规律.基于ADAMS/Car建立整车仿真模型;建立粗糙水泥路面随机激励及脉冲路面激励,并分别进行汽车平顺性仿真.得到相应的人体振动加权加速度均方根值和座椅处的最大垂向加速度,分别对随机路面激励和脉冲路面激励下的汽车平顺性进行评价.结果表明:随机路面激励下汽车具有较好的平顺性,脉冲路面激励下对乘员健康无危害.     

履带底盘半主动悬架线性二次型最优控制

为了充分发挥半主动悬架性能,改善履带底盘的平顺性,研究了一种履带底盘半主动悬架线性二次型最优控制算法.在建立履带底盘半车七自由度动力学模型的基础上,设计线性二次型最优控制算法,并以E级随机路面不平度为激励信号,进行被动悬架、天棚-地棚混合控制策略和线性二次型最优控制策略的对比仿真试验,得到不同控制策略下的时域响应和频域响应特性.试验结果表明,采用线性二次型最优控制算法可使履带底盘加速度、速度和支重轮变形量均有不同程度的减小,有效地改善履带底盘的平顺性,并可以满足减震器可靠性要求和支重轮贴地性要求.