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。     

考虑汽车悬架动挠度的模糊PID控制

为了提高某型汽车的性能,针对其单筒式油气弹簧建立了数学模型,分析了刚度、阻尼及摩擦力对其悬架动力学的影响.以车辆悬架动挠度为控制输入,建立模糊PID控制模型,应用Matlab/Simulink仿真编程,制定模糊控制规则,设计了半主动悬架模糊PID控制器,并针对瞬态激励输入进行仿真.仿真结果表明:模糊PID控制策略在半主动悬架控制的应用,改善了车辆平顺性,使响应快速稳定同时振荡减小.      

自适应半主动悬架系统控制策略

建立了一种自适应半主动悬架的控制策略,能更好地权衡舒适性、操纵稳定性和安全性.首先建立集成了考虑悬架限位的阻尼连续变化(CVD)天棚控制算法的整车模型,并在不同路面和车速下进行仿真分析,建立由悬架动行程均方值估计路面不平度等级的方法;其次,提出一种考虑路面不平度等级的自适应型半主动悬架控制策略;然后采用遗传算法对不同工况下的控制参数进行离线优化;最后将优化后的控制参数用于在线控制,并与传统的被动悬架以及天棚控制的半主动悬架进行对比分析.仿真结果表明:汽车在复杂工况行驶时能有效识别路况信息并进行控制模式切换;在Comfort模式时能有效提高汽车平顺性;在Sport模式时能有效提高汽车的行驶稳定性;在Safe模式时能有效提高汽车行驶安全性.     

基于阻尼状态切换的装载机座椅悬架控制

为提高装载机驾驶员作业舒适性,提出了一种基于阻尼多状态切换减振器的装载机半主动座椅悬架系统.分析了阻尼多状态切换减振器的设计原理及油液流动行为,建立了阻尼多状态切换减振器数学模型,通过仿真分析获取了减振器4种阻尼状态下的复原阻尼系数和压缩阻尼系数,在此基础上,进一步构建了装载机半主动座椅悬架系统混杂动力学模型,设计了用于座椅半主动悬架的权值系数模糊自适应调整混杂模型预测控制策略,并在随机路面激励输入下进行了控制策略性能仿真分析.仿真结果表明:所提出的装载机半主动座椅悬架及其控制策略能够有效降低座椅垂向振动加速度均方根值,降幅达35.71%,同时改善座椅悬架动行程达30.88%,驾驶员作业舒适性得到显著提升.     

基于整车的半主动油气悬架滑模控制研究

以提高平顺性为目的,针对油气悬架整车设计了以天棚阻尼为参考模型的滑模控制系统,对4个悬架的阻尼力分别进行控制,建立了非线性半主动油气悬架的七自由度整车模型,使被控车辆振动响应能够跟随参考模型.在Matlab环境中对滑模控制系统的性能进行了验证,仿真车辆以54km/h的速度行驶于D级路面,与被动油气悬架相比,模型参考滑模控制系统能够有效衰减簧载质量的垂向振动、俯仰振动和侧倾振动.结果表明,基于油气悬架整车的模型参考滑模控制系统对路面激励和车辆参数变化具有较强的鲁棒性,适合应用于非线性油气悬架阻尼控制.     

车辆半主动油气悬架模糊控制的建模与仿真

为对某工程车辆半主动悬架系统进行可靠控制,针对单筒式油气弹簧建立了数学模型,分析了其刚度特性和阻尼特性以及节流小孔面积的改变对阻尼的影响. 提出在防止悬架频繁击穿前提下改善车辆平顺性要求的控制思想,以悬架动挠度及其随时间变化率为控制输入,建立控制模型,并制定模糊控制规则,设计了模糊控制器. 分别针对正弦路面激励、积分白噪声随机路面激励以及瞬态阶跃路面激励进行仿真. 仿真结果表明:模糊控制策略在悬架半主动控制的应用,不仅可减小悬架击穿的概率,也从统计角度改善了车辆平顺性.      

半主动空气悬架阻尼准滑模变结构控制与试验

以某新型阻尼可调半主动空气悬架系统为对象,在研究该悬架系统结构与工作机理的基础上,建立了该悬架系统的整车动力学模型,设计了基于模型追踪的整车半主动空气悬架阻尼变结构控制系统,并利用D2P快速原型开发平台设计准滑模变结构控制器.搭建了基于MTS320型道路模拟机的整车半实物试验台架,进行了悬架性能的研究.仿真与试验结果表明:施加控制后,簧上质量加速度均方根值比阻尼状态为"全不通"工况时下降19.34%,比"全通"工况时上升2.65%;前、后悬架动行程均方根值比"全不通"工况时上升33.00%和10.00%,比"全通"工况时下降12.50%和8.33%,设计的准滑模控制系统有效地改善了车辆行驶平顺性和乘坐舒适性.     

刚度阻尼联动减振支柱的NJ2045型车后悬架参数优化

为了提高NJ2045型越野车在复杂工况下的行驶平顺性、安全性及道路友好性,将一种刚度阻尼可调式减振支柱替代减振器应用于该车的后悬架。分析了刚度阻尼可调式减振支柱的工作原理和性能特点,针对该减振支柱与钢板弹簧组成的复合式后悬架系统,采用粒子群优化算法,通过Matlab编制优化计算程序,对四种工况下的后悬架的刚度和阻尼进行了最优匹配,并对刚度和阻尼的匹配结果进行仿真分析。仿真结果表明,通过多工况下悬架系统刚度和阻尼的优化匹配,车身加速度、轮胎动载荷和悬架动行程的最大降幅分别为54.5%、48.8%、24.7%,协调了整车行驶平顺性和安全性之间的矛盾,为改善NJ2045型越野车后悬架性能提供了新的技术方案。     

半主动悬架系统刚度动态迭代跟踪控制

为进一步提高车辆行驶平顺性,结合可变刚度半主动悬架系统的特点,提出动态迭代跟踪控制算法,并应用于可变刚度半主动悬架系统。基于Matlab/Simulink建立七自由度整车仿真模型。选取簧载质量加速度、悬架动行程和轮胎动载荷的均方根为平顺性评价指标,通过层次分析法确定各评价指标的权重系数,利用遗传算法确定典型工况下悬架最优刚度。采用动态迭代跟踪算法控制悬架刚度,根据所得刚度与最优刚度的差异确定控制算法的修正系数,在典型工况下使其控制参数与寻优所得参数吻合,并对其他工况下的控制效果进行验证。仿真结果表明:提出的控制算法在混合工况下能有效地使簧载质量加速度均方根减小6.34%,悬架动行程均方根减小7.35%,从而提高车辆行驶的平顺性。     

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.     

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.     

基于模糊控制的重型货车空气悬架性能多目标优化

针对空气悬架的非线性特点在Matlab平台上建立1/4重车动力学模型,基于Simulink完成半主动空气悬架模糊控制器的设计,联合动力学和控制模型进行悬架刚度的适时调控仿真,从而提高车辆的平顺性;在此基础上,以悬架阻尼系数为变量进行仿真,得到车辆平顺性和道路友好性随阻尼系数的变化规律;最后对系统的平顺性和道路友好性目标进行加权优化处理,得到模糊控制条件下使悬架获得最优综合性能的悬架阻尼系数.优化后的重车模型道路友好性和平顺性分别改善了10.7%和19.7%.     

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.      

CVT速比控制调节阻尼的电磁半主动悬架平顺性研究

针对传统汽车悬架不能将振动能量回收利用的缺点,提出了一种基于无级变速器速比控制实现悬架阻尼调节且可实现车身振动能量回收的电磁半主动悬架设计方案。在分析其结构和工作原理的基础上,基于动力学分析建立了无级变速器速比与悬架阻尼之间的对应关系以及该悬架系统的动力学方程;设计了无级变速器速比PID控制器,以1/4汽车悬架系统为例,对汽车平顺性以及振动能量回收效果进行了仿真分析;仿真结果表明,通过对无级变速器速比进行控制调节悬架系统阻尼,可以实现良好的汽车平顺性,并可实现车身振动能量的回收。     

可调减振器及其模糊控制方法初探

车辆振动不仅影响了车辆的行驶平顺性而且还影响了车辆的操纵稳定性传统的被动悬挂由于其阻尼、刚度等结构参数不能随车辆行驶工况的改变而改变,因而在减小车辆振动、提高其行驶平顺性方面受到较大的限制本文介绍了一种用于车辆半主动悬挂系统的阻尼可调的减振器及其工作原理,并对实现阻尼调节的模糊控制方法进行了理论探讨根据车辆行驶平顺性要求,对以减振器工作缸上下腔压力差及其变化率为控制器输入的模糊控制规则进行了分析,得出了初步的模糊控制规则表理论上实现了车辆悬挂系统阻尼随车辆行驶工况的变化而改变对变阻尼减振器及其控制方法的设计、研究具有一定的指导意义     

半主动悬架参数自整定模糊控制策略

采用1/4车模型对阻尼在振动中的作用进行了分析,提出了一种充分利用阻尼消耗振动能量,通过阻尼控制降低悬挂质量加速度峰值的半主动悬架模糊控制策略,建立了参数自整定模糊控制器.ADAMS、Matlab/Simulink联合仿真结果显示,与实际非线性阻尼特性的被动悬架和现有模糊控制相比,基于该策略的控制器对车辆平顺性和操稳性有明显改善作用.     

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。     

减速带路面工况下线性和非线性模型悬架的最优阻尼比

为研究减速带路面工况下悬架最优阻尼比,搭建了二自由度汽车悬架线性及非线性模型,并采用Matlab/Simulink软件建立正弦截面减速带路面时域模型以通过仿真验证路面模型准确性。在此基础上,根据ISO标准中频率加权系数设计频率加权滤波网格;探讨脉冲输入下悬架线性模型的局限性,提出考虑车轮离地、撞击限位块场景下的二自由度悬架非线性模型;最后采用振动剂量值VDV和轮荷冲击系数k作为减速带路面工况下平顺性评价指标,仿真比较线性和非线性模型在考虑车轮离地、不同悬架限位块刚度以及不同行驶速度情况下的悬架最优阻尼比。研究表明仅考虑车轮离地非线性情况不会影响最优阻尼比,考虑撞击限位块时,不同限位块刚度以及不同车速均影响最优阻尼比. 该项研究结果为车辆悬架阻尼优化及控制提供了依据。     

基于平顺性的矿用人车悬架参数匹配研究

为解决矿用人车平顺性较差的问题,提出一种基于平顺性评价指标的悬架参数匹配方法。通过悬架系统非线性动力学模型,分析悬架刚度、阻尼、缓冲块刚度和间隙对平顺性的影响,以随机路面下1/3倍频带加权加速度均方根值和脉冲激励下车身最大加速度响应作为评价指标,兼顾悬架动载荷的标准差和动挠度,分别在随机输入下进行悬架刚度和阻尼匹配,在脉冲输入下进行缓冲块刚度和间隙匹配。通过改进前和改进后的对比试验,证明了合理匹配后的悬架能够很大程度降低车身加权加速度值,改善车辆在随机路面和脉冲激励下的行驶平顺性。