液压互联悬架参数全局灵敏度分析与多目标优化

液压互联悬架（Hydraulically Interconnected Suspension,HIS）系统的参数匹配直接影响着其动态性能. 为提升HIS系统的综合性能,对抗俯仰抗侧倾HIS系统的主要参数进行了全局灵敏度分析和多目标优化. 建立7自由度“机-液”耦合整车频域动力学模型,以四轮随机路面为输入,以反映车辆平顺性、稳定性和抗俯仰抗侧倾性能的各项性能指标为目标函数,采用Sobol指数法对HIS系统参数进行了全局灵敏度分析,获得影响HIS系统性能的关键参数. 基于参数灵敏度分析结果,使用NSGA-II算法对HIS系统进行了多目标优化. 结果表明：管路阻尼阀和蓄能器阻尼阀线性损失系数对车辆各性能有较大影响,参数间的交互效应对车辆抗侧倾性能影响明显.优化后,通过权重系数法选取的优化结果表明,车身质心处加权加速度均方根值降低20.95%,俯仰角加速度均方根值降低12.95%,侧倾角加速度均方根值降低8.05%,轮胎动载荷均方根值均值降低11.17%. 通过参数灵敏度分析和多目标优化,可以显著提升HIS系统的综合性能.     

馈能型悬架结构参数的分析与试验

提出了一种馈能型悬架来回收悬架间的振动能量，为研究其使用性能和馈能性能，根据液压传动理论对静液式馈能装置的力学特性进行了分析和台架试验．研究表明馈能装置的力学特性由其结构确定的粘性阻尼参数和类似库伦阻尼参数来体现，同时得到了它们的数学表达式．馈能装置力学特性的试验测定结果与理论分析结果相吻合，从而完成了对馈能装置力学特性的解析，为对馈能型悬架进行更深入的理论与试验研究提供了基础．     

载人月球车馈能悬架技术及其AMESim仿真分析

基于载人月球车对行驶速度、乘坐舒适性及能量储备的要求,提出一种滚珠丝杠式馈能悬架技术方案。分析了其结构、馈能原理及悬架输出力,利用AMESim软件建立了传统悬架系统和馈能悬架系统模型,在阶跃激励和正弦激励下仿真了其车身加速度和车轮动载。结果表明,馈能悬架系统的两项评价指标较传统悬架小,其平顺性和稳定性更好,能够为可靠的月面运行提供保障。     

电动式主动馈能悬架综合性能的协调性优化

针对永磁直流无刷电动机结合滚珠丝杠结构的电动式主动馈能悬架,建立了车辆悬架和控制电路模型,基于电动馈能悬架可回收路面振动能量的特性,进行了馈能悬架动力学性能和馈能效果的协调性分析.利用MATLAB/Simulink软件仿真,分析电机常数k值对悬架动力学性能和馈能效果的影响,并采用功能系数法对k值进行优化,在保证电动悬架馈能效果的同时,显著改善其动力学性能.     

电磁阻尼器惯性质量对汽车馈能悬架减振性能的影响

为了研究阻尼器惯性质量对汽车馈能悬架系统减振性能及馈能特性的影响,优化电磁阻尼器选型,根据汽车悬架系统动力学方程推出阻尼器惯性质量表达,并引入惯性质量,以悬架系统车身加速度、悬架动行程和车轮动变形量作为系统输出,建立了精确化馈能悬架系统的状态空间模型,通过状态空间模型系统输出的频域传递特性分析了惯性质量等级对悬架系统主要性能的影响。仿真结果表明:随着阻尼器等效惯性质量的增大,悬架系统平均馈能功率降低;虽然低频段主要性能指标的幅频传递特性有小幅改善,但中频段传递特性恶化严重;过高的阻尼器等效惯性质量会引起悬架系统总体性能恶化。通过1/4悬架系统台架实验对仿真结果进行验证,结果表明:在相同激励条件下,电磁阻尼器惯性质量使馈能悬架系统平均能量回收功率产生最高44%的衰减;较高等级的惯性质量导致悬架系统关键性能指标传递特性在中频段产生不同程度的恶化,共振频率发生小幅前移,悬架系统总体性能变差。实验结果验证了仿真结果的正确性。     

少自由度并联机构馈能悬架运动学特性分析

为回收汽车悬架振动能量,提出一种新型少自由度并联机构馈能悬架模型;该并联机构可以将悬架的垂向振动转化为该机构动基座绕z轴的一维转动,以驱动馈能电机回收能量。运用旋量理论对该并联机构的自由度进行分析,根据支链的约束条件,分别应用位姿变换公式和牛顿迭代法建立该并联机构的位置逆解和位置正解约束方程,求得4组实数正逆解。在位置分析基础上,采用一种简单的空间投影方法进行连杆速度的计算;并得到该并联机构动基座旋转周期的一般表达式。最后利用ADAMS进行正弦、阶跃和随机三种输入仿真,验证所建模型的有效性和正确性。     

并联机构双作用电机的馈能主动悬架控制

为降低主动悬架的能耗、提高可靠性,提出一种新的馈能型主动悬架;该系统结构上采用并联机构与双作用直流电机,建立了一种新型主动悬架模型。通过PID和LQG控制算法控制悬架姿态,对电机电枢电路进行PID控制,保证实际控制力与理想控制力的一致性,改善乘坐舒适性。在传统悬架性能评价指标基础上,定义自供能效率为悬架馈能效果评价指标。MATLAB仿真结果显示,该系统在改善车身加速度和降低悬架动行程的同时,可获得超过30%的自供能效率。     

馈能型悬架潜力研究及其敏感性分析

从路面不平度统计特性的理论出发,结合悬架运动传递方程,推导了悬架的能量耗散功率,得出路面等级、车辆行驶速度与悬架能量耗散呈线性关系.并通过数值分析,得出一定条件下车辆悬架能量耗散功率与路面等级的数值关系.提出了仅与悬架运动参数相关的悬架能量耗散因子,并对悬架能量耗散因子进行了敏感性分析,得出在选定的参数范围内,车轮刚度与悬架能量耗散因子成线性关系且近似相等,非簧载质量对悬架能量耗散因子的影响非常小可忽略,而簧载质量、阻尼系数与悬架刚度对悬架能量耗散因子没有影响,最后总结出悬架能量耗散功率的理论模型.     

汽车电动悬架的减振与馈能特性试验验证

针对现在普遍采用的液力式主动悬架系统的响应慢、能耗大、结构复杂等缺陷,采用滚珠丝杠结合永磁直流无刷电机结构的馈能式电动悬架,其最大特点是能够在保证悬架减振特性的基础上,将不平路面激励引起的悬架系统振动能转化为电能并回收利用.依据某车型的后悬架系统参数,设计和试制了电动悬架系统样机,在系统特性试验及性能分析的基础上,通过整车台架试验检验所设计的电动悬架系统在随动状态下的馈能特性和悬架特性.通过对试验数据的分析,验证了回馈振动能量的可行性.     

基于混合控制策略的馈能悬架半主动控制

为使馈能悬架在一定范围内实现半主动控制,基于混合控制策略,确定了电机电磁阻尼力的控制算法.探讨了电机不同电磁阻尼力对悬架性能的影响及馈能悬架实现半主动控制的条件.在此基础上,以整车舒适性为目标,采用粒子群优化算法确定了电机阻尼力控制参数,并设计了直接电流控制器,使直线电机产生所需的电磁阻尼力.最后,对采用基于混合控制策略的馈能悬架进行了随机路面激励下的仿真分析.结果表明,优化的电机阻尼力控制参数能使馈能悬架实现半主动控制,显著改善馈能悬架的舒适性和平顺性,并能回收悬架部分振动能量.      

四连杆式独立悬架运动学分析与优化

四连杆式悬架是技术比较先进的悬架形式,可以从设计上保证车辆良好的直线行驶性能并最大程度减轻载荷的影响.本文建立了四连杆式悬架多刚体系统模型并对车轮定位参数等特性进行仿真,运用多目标函数的最优化方法对悬架的结构参数进行优化,并将优化前后的车轮定位参数运动学特性进行对比,说明进行悬架结构参数的优化对于提高悬架性能的重要作用.     

四连杆式独立悬架运动学分析与优化

四连杆式悬架是技术比较先进的悬架形式,可以从设计上保证车辆良好的直线行驶性能并最大程度减轻载荷的影响.本文建立了四连杆式悬架多刚体系统模型并对车轮定位参数等特性进行仿真,运用多目标函数的最优化方法对悬架的结构参数进行优化,并将优化前后的车轮定位参数运动学特性进行对比,说明进行悬架结构参数的优化对于提高悬架性能的重要作用.     

四连杆式独立悬架运动学分析与优化

四连杆式悬架是技术比较先进的悬架形式,可以从设计上保证车辆良好的直线行驶性能并最大程度减轻载荷的影响。本文建立了四连杆式悬架多刚体系统模型并对车轮定位参数等特性进行仿真,运用多目标函数的最优化方法对悬架的结构参数进行优化,并将优化前后的车轮定位参数运动学特性进行对比,说明进行悬架结构参数的优化对于提高悬架性能的重要作用。     

馈能式缓冲器的研究

本文介绍一组由无源器件组成的开关辅助电路,其广泛应用于由高频电力电子器件作为单端电源转换开关的馈能式缓冲电路中,并对无源无损耗缓冲器的特性和应用进行了探讨。     

麦式独立悬架运动学分析与优化

利用空间机构运动学和数值计算的方法对麦式独立悬架进行运动学分析，并对导向机构结构参数和转向梯形断开点位置进行了优化设计．结果表明，该算法使悬架的设计更为精确、清晰，提高了工作效率；优化后，改善了悬架系统的运动学特性．     

基于液电馈能减振器的整车操纵稳定性仿真

通过仿真分析液电馈能减振器对操纵稳定性的影响,得到了液电馈能减振器在不同仿真工况下的评价指标与传统减振器基本保持一致的结果,具备实车试验可行性.描述了液电馈能减振器工作原理,并描述其阻尼特性;选取具有代表性的工况进行仿真研究,如双移线、转向盘角阶跃和鱼钩测试等工况,将车身横摆角速度、侧倾角和侧向加速度作为评价指标,通过对比上述三个指标来评价液电馈能减振器对车辆操纵稳定性的影响;选取马达排量、单向阀开启压力和管路内径作为关键参数,分析其对操纵稳定性的影响,为液电馈能悬架的匹配提供理论基础.      

馈能型电磁反力作动器设计

对作动器可靠馈能条件进行理论分析,以此为依据对双线圈作动器进行结构改造,参数计算;在Matlab/Simulink环境下建立三自由度悬架模型与作动器模型,在所建模型的基础上选定悬架参数,控制策略(主要是天棚阻尼系数C_(sky))和路面输入进行Simulink仿真;仿真显示,馈能过程中次线圈的馈能功率P_2=13.4 W,馈能效率η=13.4/25.6=52.3%,验证了此馈能型作动器的有效性.     

细长机械臂的刚度灵敏度分析与参数优化

针对细长机械臂的结构优化问题,提出了一种基于刚度灵敏度分析的参数优化方法.以三自由度固体火箭发动机内壁打磨机器人为例,首先给出了系统结构模型并建立了机械臂的刚度模型;其次,针对机械臂上7个关键部位的壁厚对弯曲刚度的影响进行了灵敏度分析,确定出对机械臂刚度敏感的4个部位壁厚变量;最后,以该4个壁厚变量为设计变量进行优化设计,得出了最优方案.仿真结果表明,经过参数优化后的机械臂刚度提高7.04%.该研究结果为此类机械臂的结构优化问题奠定了理论基础.     

摇臂式月球车的运动学建模及悬架参数优化

为了减小摇臂式月球车在崎岖不平的月球表面上行进时车体位姿的变化,给车栽科学仪器提供稳定的移动工作平台,对悬架结构参数进行了优化.在对摇臂悬架简化的基础上,定义了悬架的运动学参数,用坐标变换法建立了摇臂月球车的运动学模型,得到了以悬架运动学参数表示的车体位姿方程.以车体位姿中的垂直位移和俯仰角的变化为多目标函数,悬架结构参数为设计变量,建立了多目标优化数学模型,并利用MATLAB优化工具箱进行了优化求解.采用ADAMS软件进行了仿真分析,结果表明,优化后摇臂式月球车车体位姿的变化明显减小.     

基于Morris法分析的液压参数对互联悬架的影响

针对液压参数对液压互联悬架输出响应影响强度大小的问题,在Matlab中建立了液压互联悬架半车侧倾耦合频域模型,根据系统的传递函数和路面输入得到了垂直和侧倾输出加速度谱密度并将其与传统悬架进行对比,分析对比结果.采用Morris灵敏度分析方法计算得到各液压参数的灵敏度值并进行灵敏度排序.结果表明,由于在侧倾振动中液压油频繁地流进和流出蓄能器,蓄能器参数及与蓄能器连接的阻尼阀压力损失系数对侧倾振动模态有较大影响;与作动器上下腔连接的阻尼阀压力损失系数对垂直振动模态有较大影响,所得结果为进一步的悬架优化中设计变量的选取提供了理论依据.