车辆悬架系统的优化设计与动力学特性分析

为了提升含减振元件惯容器的车辆悬架系统的综合减振性能,建立了含有减振元件惯容器、弹簧、阻尼器的车辆悬架系统模型.采用遗传算法对悬架参数进行优化,基于振动功率流理论对减振元件衬套进行优化选型.通过对车辆悬架系统动力学模型进行数值求解,探究了参数优化前后车辆悬架系统的动力学响应,探讨了衬套参数对功率传递的影响.研究结果表明,相比原始设计参数,采用优化算法得到的参数能够有效改善车辆悬架系统的综合减振性能,理论计算与仿真数据的结果相互验证了所建模型的正确性,衬套的优化选型有助于进一步提高车辆悬架系统的减振性能.     

车辆随机振动稳定性分析

以1／4车辆两自由度模型为研究对象,研究了线性与非线性悬架系统车辆行驶的稳定性．在线性悬架系统中,利用虚拟激励法推导出车辆加速度功率谱密度函数表达式,借助MATLAB仿真分析了当车辆各参数在一定范围内变化时车辆行驶的平顺性．当车辆悬架刚度、阻尼等分别作为随机参数,且参数服从正态分布时,利用四阶Runge—kutta数值方法,对非线性悬架系统的动力学行为进行了数值仿真．仿真结果表明,合适的悬架参数,可以有效控制车辆的振动,应当重视车辆线性与非线性悬架参数的选取．     

非线性橡胶悬架系统平顺性仿真与试验

基于橡胶元件非线性力学特性试验和悬架减振性能台架试验,建立了工程自卸车平面八自由度集中质量参数模型,该模型包含了刚度立方非线性和阻尼分段非线性.用龙格库塔法求解八自由度强非线性动力学方程并用试验验证了仿真模型的正确性.仿真分析与试验研究都表明橡胶悬架减振特性仍需进一步的优化设计.通过橡胶悬架参数灵敏度分析,确定了橡胶悬架最合适的优化参数;双参数的仿真研究表明在考虑有效约束条件下能优化得到橡胶悬架的最佳值.该研究为非公路车辆橡胶悬架的优化设计奠定了基础.     

时滞反馈下非线性悬架系统的减振特性研究

针对具有时滞减振主动控制技术的非线性悬架,研究时滞和非线性因素对车辆悬架系统减振性能的影响。以一个具有悬架非线性的1/4车辆模型,引入时滞减振主动控制技术,对车身主振动系统进行了减振控制,采用多尺度法推导得出悬架系统振动量与时滞量之间的关系,分析不同振动状态时主系统的振动。利用Routh-Hurwitz判据对悬架系统的稳定性进行判定,得到了系统的稳定性区域。以车身振幅均方根值作为优化目标函数,通过优化设计得到了悬架系统最优时滞反馈系数及时滞量,并在时域下进行仿真分析。仿真结果显示,在简谐激励下和路面随机激励下,有时滞条件下通过调节参数可以使车身加速度均方根值比无时滞时分别降低42.7%和20.9%。研究结果表明通过非线性和时滞反馈联合控制能有效提高悬架系统的减振效果,为悬架系统的仿真分析和优化设计提供了理论依据和设计参考。     

车辆非线性悬架系统时滞瞬时最优控制

以车辆非线性悬架系统为研究对象,采用理论与仿真相结合的方法,研究系统时滞瞬时最优控制动力学特性.首先以立方多项式模型描述非线性特性,建立含控制回路时滞的车辆非线性悬架系统动力学方程;然后通过状态变换处理系统时滞,利用最优控制理论和龙格库塔法设计了时滞瞬时最优控制律;最后通过数值仿真分析了系统在确定性激励下和随机激励下的状态输出响应.结果表明,时滞瞬时最优控制律可以保证系统稳定,优化控制权重矩阵可以获得更好的减振性能,且为研究将时滞作为控制输入参数奠定了基础,为主动减振提供了新思路,具有重要的理论和工程应用价值.     

悬架系统非线性特性对车辆垂向性能的影响

结合某轮边驱动电动车相关参数,建立考虑导向杆件、弹性元件,以及阻尼元件空间结构、空间姿态和空间尺寸的双横臂扭杆弹簧悬架系统的数学模型,研究该悬架所具有的结构非线性特性及其对车辆行驶性能尤其是车辆垂向性能的影响.相关结论将被动悬架等效阻尼、刚度匹配引入到非线性领域,完善了被动悬架现代设计理论.     

混联汽车悬架系统减振性能分析与优化

为进一步改善汽车悬架的减振性能,对汽车悬架结构及参数进行优化设计.基于机电相似理论,提出一种含有弹簧、阻尼器、惯容器的混联汽车悬架结构,运用多目标遗传算法对汽车悬架减振系统进行参数优化.通过求解动力学方程,在时域内分析了路面脉冲激励下汽车悬架减振系统的振动响应,在频域内分析了参数优化对混联汽车悬架减振性能的影响.研究结果表明,相比于传统汽车悬架,本文所提出的混联汽车悬架结构能够有效降低汽车减振系统的共振峰值,改善汽车悬架的减振性能;相比于初始设计参数,运用多目标遗传算法得到的参数进一步提升了汽车悬架的减振性能.     

汽车并联两级减振主动悬架控制器设计与仿真

汽车悬架系统连接车体与车轮,主要作用是减少冲量,传力和降低振动,合理设计悬架系统可以提高车辆的驾驶性能。以车辆的一个轮子为例,对车辆的并联两级减振主动悬架进行计算机数学模型的建立,利用二次线性拟合最优控制理论对主动悬架的LQG控制器进行设计,用Matlab/Simulink对模型仿真,利用仿真得到的数据结果,对并联两级减振主动悬架和单级减振主动悬架做了对比。实验结果表明:在车轮动载荷大致相同的条件下,设计的并联两级减振主动悬架降低了车体的垂直加速度,与单级减振主动悬架相比,其结果优化了约15%,较好地提高了车辆在行驶过程的平顺性。     

工程车辆橡胶悬架系统的非线性动力学特性

为深入研究工程车辆橡胶悬架的非线性动力学特性,提高车辆的行驶平顺性,建立了车辆两自由度动力学模型及包含悬架刚度立方非线性的运动微分方程,采用多尺度法和李亚普诺夫一阶近似理论求解系统的幅频响应特性、稳定性及其判定.通过数值仿真,获得了主共振和内共振条件下的非线性橡胶悬架系统在不同刚度参数时的幅频响应、转迁集与分岔.结果表明非线刚度参数对车辆系统幅频响应曲线弯曲程度、共振区大小及稳定区域的有很大影响.根据所获得的规律,合理地选择悬架的刚度参数,可以避开系统可能出现的内共振及跳跃等不稳定现象,从而有效地控制车辆的振动.     

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。     

基于电流变减振器的汽车悬架系统控制研究

在分析电流变减振器工作机理的基础上，论述了汽车阻尼可变悬架系统的组成，建立了悬架4自由度力学模型。针对汽车悬架系统的不确定性、时变性、非线性和复杂性，设计了自动调整模糊控制器。基于控制系统仿真软件，对路面随机激励信号和确定和确定性扰动进行了系统仿真，并对系统延时和内部参数变动问题进行了仿真研究，研究结果表明所设计的控制器有效、稳定和可靠。     

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。     

基于轮胎与地面接触模型的非公路车辆平顺性

为了准确地预测和评价非公路车辆的行驶平顺性,通过分析轮胎与地面的相互作用,建立了弹性轮胎-软地面接触模型及其与车辆的集成模型,采用Matlab语言编制出仿真分析软件,得到了变形地面作用于车辆的有效路谱及车身垂向加速度、悬架动挠度、轮胎动载等反映车辆行驶平顺性的评价指标.仿真结果表明,随着地面变形的变大,车辆的低频激励增大,车身的振幅也随之增大.在建立非公路车辆悬架的动力学模型时地面变形的影响不容忽视.     

自适应模糊控制车辆悬架系统试验

根据车辆操纵稳定性及行驶平顺性的评价标准，以车辆系统的簧上质量加速度、车轮动栽荷和悬架动挠度为主要评价指标，针对路面-车辆系统特点，提出一种以解析方法确定模糊控制规则的算法，利用LMS自适应模块调整模糊控制器的修正因子，提高模糊控制算法对路面一车辆系统的适应性，在以路面信号作为激励源的仿真过程中，与自适应控制悬架系统相比较，簧上质量加速度峰值减至1／20．对简化车辆模型，在2DOF系统试验台架上进行了试验验证，对比结果进一步证明自适应模糊控制方法更适合车辆悬架系统的振动控制，     

汽车主动悬架系统的前馈反馈最优控制及其仿真

研究汽车主动悬架系统的线性二次型前馈反馈最优控制问题.基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型,通过引入外部扰动补偿向量,给出了系统的有限时域前馈反馈最优控制器的设计方法.该控制器由状态反馈项和前馈补偿项构成,其中前馈项用于补偿路面扰动对系统的影响.控制器的反馈和前馈增益可通过求解矩阵微分方程得到.仿真算例说明了该方法的有效性.     

不同平顺性评价指标对悬架最优阻尼比的影响

为研究不同汽车平顺性评价指标对悬架最优阻尼比的影响,以1/4汽车悬架线性模型为研究对象,采用MATLAB/Simulink软件建立路面不平度时域模型及悬架二自由度模型。首先仿真验证路面不平度时域模型的准确性;接着分别采用加速度均方根值和频率加权加速度均方根值作为平顺性评价指标计算最优阻尼比并进行比较,研究表明考虑加权作为评价指标的最优阻尼比小于未考虑加权作为评价指标的最优阻尼比,且两个评价指标下的最优阻尼比均与路面等级和车速无关;最后提出了同时考虑加权加速度均方根值、动挠度均方根值、车轮动载均方根值的综合平顺性评价指标,研究了基于该指标下不同路面不同车速的最优阻尼比,结果表明,采用综合平顺性评价指标时的最优阻尼比与路面等级和车速相关。研究结论为车辆悬架阻尼优化及控制提供了依据。     

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.     

基于递推动力学的汽车悬架实时仿真模型

针对车辆动力学实时仿真的要求,面向悬架具体结构,应用递推动力学方法,建立了悬架系统模型.模型由于铰链相对坐标的引入,减少了需求解的方程数目,提高了求解效率,使模型既能面向悬架具体结构,又能够满足车辆动力学实时仿真的需要.基于这种建模方法建立了国产某轿车的麦弗逊式悬架模型,并进行仿真,其结果与道路试验及ADAMS仿真结果有较好的一致性,验证了模型的精度.     

采用人群搜索算法的汽车半主动悬架LQG控制

针对某款乘用车的悬架系统,建立1/4车辆2自由度半主动悬架动力学模型,并对模型的输出指标进行加权处理,得到性能指标函数.鉴于性能指标函数中各权重不易确定的特点,运用人群搜索算法对函数各权重进行寻优,并采用线性二次高斯(LQG)最优控制算法对悬架的阻尼力进行控制.最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对悬架的性能进行仿真分析.结果表明:采用基于人群搜索算法的LQG控制能够较好地减小车身加速度(BA)、悬架动挠度(SWS)及轮胎动变形(DTD),有效地改善车辆的平顺性和乘坐舒适性.