微型电动汽车平顺性仿真分析与试验研究

针对某款微型电动汽车平顺性不尽理想的情况,以实车参数为依据,应用多体系统动力学软件ADAMS建立包含人-座椅模型的微型电动汽车仿真模型。分别对实车及整车仿真模型完成相同频率及振幅的正弦激振试验,提取实车驾驶员座椅端面处及整车仿真模型人-座椅模型座椅端面处的时域信息进行对比分析,验证所建模型的正确性。最后,参照平顺性试验方法 GB/T 4970—2009完成整车不同车速满载工况、B级路面平顺性仿真试验,对该车行驶平顺性进行分析研究。结果证明,该微型电动汽车当车速超过50 km/h时,不具有理想的行驶平顺性能。     

基于多体动力学的ESP控制系统联合仿真

该文基于多体动力学软件MSC.ADAMS/Car,建立了含有防抱死制动子系统的整车动力学模型,根据汽车稳定性控制的基本原理,运用模糊控制和比例积分微分控制理论设计了电子稳定性程序(ESP)控制系统.在MATLAB/Simulink环境下,建立了ESP控制系统和车辆动力学模型的联合仿真模型,并进行多种工况下的汽车操纵稳定性仿真试验.结果表明,所设计的ESP控制系统能有效地控制汽车的侧向加速度,且轨迹跟随性较好.     

载人飞船座椅着陆缓冲系统的动力学模型

在载人飞船着陆冲击中,座椅缓冲系统对宇航员防护具有重要意义.基于飞船返回舱整舱跌落试验舱体加速度曲线特征和宇航员座椅缓冲系统响应的试验数据,建立了包含缓冲器、座椅、赋形垫和人体的人-椅系统垂直着陆冲击动力学模型.将模型计算结果和试验数据进行比较的结果表明:计算得到的人体动力学响应的主要物理阶段和幅值均与试验结果符合良好.该模型建立了底部冲击加速度波形和人椅系统响应的直接关联,物理意义明确,便于工程应用.     

基于响应曲面法的重卡悬架参数匹配优化

文章利用ADAMS/Car建立考虑高度控制阀的某种重型卡车空气悬架和整车多体动力学仿真模型,采用试验设计技术(DOE)设计试验方案,以悬架元件刚度、阻尼为试验因子,以驾驶员座椅处的加权加速度均方根函数为目标函数进行试验,通过响应曲面法对试验数据进行拟合,得到了目标函数与试验因子之间的关系表达式和悬架系统的最优参数。仿真结果表明采用优化后的悬架参数可使驾驶员舒适度得到提高。     

基于粘结算法的电动汽车建模与仿真

为实现车辆动力学的高效精确求解,将多体动力学粘结算法引入动力学仿真求解过程中.通过对多刚体三摆机构及含有柔体部件的四杆机构进行拓扑解析、子系统分解与粘结,对粘结算法的理论与具体求解过程进行了系统说明;然后以某电动汽车为对象,运用粘结算法建立了包含前后悬架、车身及车轮在内的多体仿真模型,将整车系统分解为4个独立子系统;最后运用Matlab实现了整车的建模与仿真,结果验证了文中方法的可行性.     

重卡半挂系统在虚拟试验场的平顺性仿真分析

通过参数化建模,对某重卡半挂系统在虚拟试验场(VPG)激励下进行平顺性仿真研究.采用白噪声滤波法模拟不平路面仿真,得到测试车场,建立以四轴重型汽车半挂车列车为例的整车动力学系统模型.通过整车系统常规工况设定,利用MATLAB的ODE15S模块对1/2整车动力学方程进行微分方程求解.结果表明:车体的座椅处加速度值范围为-0.48~0.50 m·s^-2,在0.4,1.8 s左右分别达到波谷值和波峰值;整体趋势分布为先下降后上升,在5.5,6.7 s左右分别达到波谷值和波峰值,即该系统在0~2 s间出现较大的振动响应.     

新型驾驶员座椅半主动悬架PID控制仿真研究

将带附加气室的空气弹簧和磁流变减振器应用于剪式座椅中,推导了座椅悬架系统的传递函数.在MATLAB/Simulink环境下建立了座椅悬架PID控制仿真模型,模型中的激励为座椅支承中心加速度.以HY-Z04型剪式座椅为基础,选用ContiTech公司的SK37-6型膜式空气弹簧和美国LORD公司生产的LORD-1005型磁流变减振器,以实测座椅支撑中心处加速度为激励,用座椅悬架PID控制仿真模型仿真研究了车辆以8 km/h行驶时的加速度响应.研究结果表明:PID控制后的座椅加速度明显小于未加PID控制的座椅加速度.     

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.     

爆炸环境下车辆地板加速度对乘员小腿损伤的影响

通过给地板施加不同的加速度作为边界条件的方法,研究了加速度上升斜率、峰值、持续时间与小腿损伤之间的关系。首先建立了整车有限元模型;并通过整车爆炸试验验证了模型的准确性。然后验证了利用简化模型研究乘员小腿损伤的可行性;并探究了可以精确仿真小腿损伤的最简边界条件。最后通过改变加速度参数研究了加速度对小腿损伤的影响。结果表明,最简边界条件为至少获得乘员脚部和座椅安装点的加速度值;加速度的持续时间和峰值对乘员小腿损伤的影响较大。对整车爆炸试验操作与设计防护车辆底部结构有一定的指导意义。     

11自由度非线性车辆平顺性模型的研究及应用

在分析车辆平顺性的基础上,建立了11自由度平顺性分析的模型,在传统模型的基础上增加了座椅,同时考虑了悬架的非线性因素.所建立的模型考虑了车身的俯仰及侧倾,以及座椅对车辆平顺性的影响,使分析模型更加详细和完整.利用变步长积分法得到车身的垂向振动、俯仰振动和侧倾振动加速度,以及4个座椅振动加速度,分析了不同路面、不同行驶速度和不同乘坐位置对车辆平顺性的影响.结果表明,考虑座椅的11自由度平顺性模型的分析结果更符合实际,比直接用车身来衡量平顺性的结果更精确.     

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。     

工程机械驾驶员座椅主动悬架最优控制

建立了车辆座椅两自由度悬架系统的力学和数学模型,应用线性随机最优控制理论(LQG),根据路面随机振动输入的统计特性,在状态变量不全知的情况下,通过Kalman-Bucy滤波器对其进行无偏最优估计,设计出控制系统的最优反馈规律·应用MATLAB仿真语言对该模型进行编程设计和计算机仿真实验·     

座椅悬架和汽车悬架的集成变增益LQR控制

利用模糊控制理论和最优控制理论,提出了一种基于模糊控制的车辆主动悬架和座椅主动悬架的集成变增益LQR控制方法.在建立“车-椅”三自由度动力学模型的基础上,以底盘垂向加速度和座椅垂向加速度为控制目标,以车轮动态位移、车辆悬架动行程范围小于规定值为约束条件,设计出了车辆悬架和座椅悬架变增益LQR控制器,并用Matlab/Simulink进行了仿真实验分析与比较,得出该控制方法对座椅悬架和车辆悬架有较好的控制效果,验证了集成变增益LQR控制方法的有效性和可行性,为未来悬架系统控制的研究提供了参考.     

基于微分几何法的主动悬架鲁棒H∞控制

利用微分几何法和鲁棒H_○∞控制理论,提出一种基于微分几何法的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H_○∞控制策略.在建立“车－ 椅”车辆三自由度模型的基础上,考虑座椅悬架和车辆悬架弹性力和阻尼力的非线性特性,应用微分几何法并经过非线性状态反馈变换的方法,对主动悬架非线性系统进行精确线性化.然后以底盘垂向加速度和座椅垂向加速度为控制目标,以车轮动态位移、车辆悬架挠度范围小于规定值为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架鲁棒H_○∞控制器, 并用Matlab/Simulink进行仿真实验验证了集成变增益LQR控制方法的有效性和可行性.     

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.     

履带车辆半主动油气悬架最佳阻尼匹配

为实现不同行驶工况下半主动油气悬架最佳阻尼的匹配,建立了匹配目标和约束条件。基于多系统联合仿真方法,构建了动力学、液压、控制及道路等模型;并验证了模型的合理性。仿真分析了比例节流阀节流面积对行驶平顺性、悬架动行程及发热功率的影响,得出了使驾驶员处振动最小的最佳阻尼参数。分析表明该值随路况恶化、车速增加而减小,为保证车辆最佳的行驶平顺性,需要设计更大的悬架动行程和散热功率。研究结论为履带车辆半主动油气悬架结构改进及阻尼优化控制提供了依据。     

具有随机干扰的车辆座椅悬架系统的鲁棒H控制

针对随机干扰环境下的车辆座椅悬架系统,给出鲁棒H控制器设计方法。首先建立座椅悬架系统的动力学模型,在建模过程中同时考虑了系统中存在的参数不确定(质量、刚度、阻尼)和座椅随机振动因素。其次,基于随机微分方程理论和Lyapunov泛函理论设计出半主动控制器,给出控制器参数线性矩阵不等式解的形式,并保证系统的H性能指标。最后,随机输入下的时域和频域仿真结果表明,所提方法在参数不确定和随机干扰下能够有效衰减座椅悬架垂直加速度,提高人体乘坐舒适性。     

基于车-椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化

针对高速列车转向架垂向悬挂系统中存在的阻尼匹配问题,根据1/4车体-座椅垂向行驶振动模型,利用Matlab/Simulink建立了转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计仿真模型.以人体振动舒适性最佳为目标,建立了转向架一系和二系垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计数学模型.以轨道高低不平顺作为输入激励,以一系及二系悬挂垂向行程和一系悬挂动静态力之比为约束条件,建立了基于转向架车体-座椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计方法.通过设计实例及仿真验证可知,优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,座椅垂向振动加权加速度均方根值降低了21.7%,表明所建立的优化设计方法是正确的.     

基于改进遗传算法的半挂牵引车平顺性与操稳性协同优化

为实现平顺性和操纵稳定性的协同优化,以某半挂牵引车悬架系统为研究对象,以脉冲输入下座椅坐垫上方z向最大加速度、角阶跃输入下的横摆角速度振幅为目标,选取前后悬架钢板弹簧刚度、前后悬架减振器鞍座刚度以及阻尼系数为设计变量,建立目标函数并利用改进NSGA-Ⅱ遗传算法对设计变量进行寻优匹配,最后将最优参数导入ADAMS/CAR...     

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。