汽车半主动悬架系统研究进展

基于系统工程理论，论述了汽车半主动悬架系统的研究和动态，分析了目前电/磁流变液减振液的研究及减振器开发现状。在分析了一些较为成功的半主动悬架控制策略的基础上，论述了经典控制、线性最优控制、自适应控制和智能控制方法在半主动悬架系统中的应用前景，提出了基于天棚阻尼控制理论、模糊控制理论和自适应控制理论为主线的复合控制策略。此外，提出了基于磁流变液减振器的半主动悬架系统研究与开发的整体思路，探讨了值得研究的若干理论和应用问题。     

智能材料结构在汽车悬架系统减振中的应用研究

我校开发的“智能材料结构在汽车悬架系统减振中的应用研究”技术日前通过省科技厅组织的鉴定 针对传统半主动减振器大都将控制装置布置在往复移动的活塞上 ,从而造成结构布置困难的问题 ,该课题在传统减振器结构的基础上 ,根据汽车减振器工作特点及磁流变液的流变特性 ,设计基于流动模式的汽车磁流变减振器 在减振器试验台上对该课题开发的磁流体智能减振器进行了性能试验 试验表明 ,该智能减振器具有阻尼力变化范围宽、响应速度快、阻尼力连续可调等特点 ,能满足不同行驶条件对汽车悬架性能的要求 该课题还提出了一种多目标汽车半主动…     

汽车磁流变半主动悬架控制系统设计

文章采用工程易于实现的模糊控制方法,设计了磁流变半主动悬架模糊控制器;进行了车身垂直加速度、车速采集和减振器驱动等硬件系统的电路设计;软件设计中移植了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ,采用多任务程序的设计方法;利用自主开发的磁流变减振器以及控制器,对国产昌河CH711A轿车进行改装并进行实车道路对比试验;实验表明,设计的磁流变半主动悬架控制器可以有效地降低车身垂直加速度,改善整车行驶平顺性。     

采用磁流变减振器的铰接式自卸车前悬架最优控制

将磁流变减振器Bingham模型应用于铰接式自卸车前悬架系统,建立了前悬架的半主动模型。基于最优控制理论设计出悬架最优控制系统,利用Simulink对其在随机路面激励下进行仿真。将最优控制半主动悬架的悬挂质量垂向加速度、悬挂质量角加速度、悬架动挠度、轮胎动载与被动悬架的进行对比。研究结果表明:最优控制半主动悬架能够有效地改善铰接式自卸车的行驶平顺性,降低轮胎跳离路面的概率,但是会使悬架撞击限位的概率有所增加。     

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。     

汽车磁流变半主动悬架控制技术研究

汽车磁流变半主动悬架控制技术的悬架生产工艺已应用于汽车生产。文章基于该技术的实际运用,对磁流变减振器的工作模式进行模拟研究,试着对汽车磁流变半主动悬架的数学模型做模拟运算,建立起一套二自由度车辆简化模型,进而提升汽车行驶的舒适度和安全性。     

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。     

地铁浮置板轨道垂向振动半主动控制与仿真

采用阻尼可调〖JP2〗减振器件对降低地铁浮置板轨道振动具有重要作用,在用磁流变减振器替换浮置板轨道被动钢弹簧器件的基础上,建立了地铁轨道垂向振动力学模型,以抑制浮置板垂向振动来降低列车激振能量向地基的传递为目标,设计了兼顾浮置板振动速度和加速度的磁流变减振模糊控制、仅通过抑制浮置板振动速度来减振的天棚控制,分别对磁流变减振器阻尼值进行半主动控制。搭建了地铁浮置板轨道垂向振动半主动隔离仿真平台并进行了不同减振方式的仿真实验。结果表明,地铁浮置板轨道采用可控阻尼的磁流变减振器时,其低频减振效率较被动钢弹簧器件提高了18%~28%,具有明显的优势,且基于磁流变减振器的地铁轨道振动模糊控制优于天棚控制效果。     

机车悬挂半主动变结构控制仿真研究

针对机车横向稳定性控制问题,对带有磁流变阻尼器的机车车辆横向半主动悬架系统设计一种变结构控制器。运用Matlab/Simulink软件平台,对无控制作用悬架系统与变结构控制悬架系统进行对比仿真,仿真结果表明,变结构控制下的机车半主动悬架系统具有良好的减振效果。     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架系统模糊半主动控制

在对磁流变流和磁流变阻尼器的研究基础上，以磁流变阻尼器作为半主动控制元件组成模糊半主动悬架系统。运用数值仿真和试验研究等方法对基于磁流变阻尼器的模糊半主动悬架进行了研究，数值仿真和试验结果表明，设计的模糊半动控制算法了对基于磁流变阻尼器的半主动控制悬架实现有效的控制。     

永磁调节式磁流变阻尼器在拉索减振中的应用研究

斜拉桥拉索易发生风雨振动,在拉索上安装磁流变阻尼器是一种有效的减振措施.基于洞庭湖大桥拉索减振系统升级改造工程,对永磁调节式磁流变阻尼器进行了力学性能试验,得到了该磁流变阻尼器在不同档位、频率和振幅工况下的滞回曲线,计算了不同档位下的等效阻尼系数,评估了拉索安装阻尼器后获得的实际阻尼比.结果表明,安装永磁调节式磁流变阻尼器后满足拉索减振要求.永磁调节式磁流变阻尼器已成功应用于岳阳洞庭湖大桥,解决了该桥严重的风雨致振动问题.     

可控阻尼对隔振系统的影响

为了讨论阻尼的隔振效果，将隔振系统的分析模型写成统一的控制方程形式，并运用该控制方程组分析了粘性阻尼和磁流变阻尼（MRD），即：最佳粘性阻尼及可控粘性阻尼对响应的影响；对粘性阻尼器施加开关控制时产生的问题；被动MRD的平均粘性阻尼系数的计算方法；对MRD重置控制时产生的问题。结果表明，可控粘性阻尼器的隔振效果取决于激力类型和隔振系统参数，隔振效果与阻尼器参数优化设计密切相关。     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

磁流变阻尼器多目标靶向抑制四跨转子轴系过临界转速振动实验研究

针对四跨转子轴系过临界转速易发生振动过大且各跨转子之间耦合振动复杂的问题,研究了基于磁流变阻尼器的多目标靶向在线振动控制方法。搭建四跨转子轴系实验台,设计新型磁流变阻尼器并应用于自主开发的多目标靶向在线控制系统。模拟试车过程,研究了通入磁流变阻尼器内不同大小电流时,四跨转子轴系各跨转子振动的变化情况;由于四跨转子轴系过临界转速时耦合振动剧烈,因此提出基于转速的多目标靶向在线控制方法,采用在轴系中各跨转子临界转速附近开启、非临界转速关闭阻尼器的靶向分段控制策略,来实现在线抑制转子轴系过各阶临界转速时的振动。结果表明：磁流变阻尼器能抑制各跨转子过临界转速时的振动,且电流较大时抑振效果较好;应用带有多目标靶向在线控制系统的磁流变阻尼器能使四跨转子轴系在全转速范围振动较小,运行平稳。     

含中间质量改进三参数隔振器动力学特性研究

通过在含X形机构非线性三参数隔振器中引入中间质量,提出一种改进三参数隔 振器并建立其理论模型 . 采用谐波平衡法得到隔振系统的稳态解析解,利用四阶龙格库塔法 和多体动力学软件 ADAMS验证其正确性 . 将力传递率作为评价隔振系统动态性能的技术指 标,与传统三参数隔振器以及含X形机构非线性三参数隔振器进行对比,结合工程实际,分别 给出3种类型隔振器在多频稳态激励下的时域位移响应,并进行对比研究. 分析了该隔振系统 的功率流特性以及能量特征,选择隔振系统部分关键设计参数进行影响因素分析 . 从动力吸 振器的角度,讨论了所提模型中非线性连接方式对其减隔振效果的影响. 计算结果表明,合理 选择中间质量可以在原隔振系统谐振频率附近形成一个反共振低谷,且系统固有频率向低频 移动,使隔振系统有效隔振频带变宽;相比于传统三参数隔振器和含X形机构非线性隔振器, 隔振系统在低频和高频的隔振性能均得到有效提升;通过力传递率评估设计参数,结果表明 各参数均存在最优值;将线性动力吸振器与接地X形机构连接,可进一步改善其减隔振效果.     

磁流变环形调液阻尼器(MR-CTLCD)对结构扭转振动控制的参数研究

研究在地震激励下,磁流变环形调液阻尼器对结构扭转反应的控制.首先建立磁流变环形调液阻尼器在地震作用下的运动方程,根据随机振动虚拟激励法一般原理,推导地震作用下磁流变环形调液阻尼器振动控制最优控制参数的表达式,对结构纯扭转的振动问题进行研究,分析各参数对最优等效阻尼比和最优频率比的影响,以及各参数对磁流变环形调液阻尼器减振效果的影响.结果表明,磁流变环形调液阻尼器能有效较小结构扭转振动,是一种有效的结构扭转振动控制装置.     

高层结构半主动预测控制

建立了基于磁流变流体（magnetorheological，MR）阻尼器的半主动多步预测控制系统，该系统根据结构当前的状态能够预测未来多步的响应，并在系统内部对时滞进行自动补偿．结合一高层结构，对设置多个MR阻尼器的半主动多步预测控制系统进行了仿真分析，在系统内部考虑了时滞的影响，与理想无时滞情况的对比分析表明，该方法能够对时滞进行有效补偿，保证控制系统的稳定性，同时具有很好的减震控制效果．     

基础位移作用下悬挂弹簧的非线性固有振动

研究基础位移作用下悬挂弹簧的非线性固有振动问题. 建立了基础位移作用下悬挂弹簧减振系统的非线性固有振动方程,采用L-P法推导出了悬挂弹簧非线性固有振动的近似解. 通过算例分析可知:随着基础位移激励频率的增大,悬挂弹簧减振系统时程曲线的振幅、振动周期降低,而基础位移激励振幅、悬挂弹簧减振系统的倾斜角增大,悬挂弹簧减振系统时程曲线的振幅也增大. 所以,悬挂弹簧几何非线性振动系统的减振效果优于弹簧垂安线性减振系统的减振效果.     

汽车磁流变液减振器的扰动器设计探讨

磁流变液中的磁性粒子具有沉淀特性，容易导致磁流变液性能不稳定，限制了它的应用范围．分析了汽车用减振器磁流变液沉降区，阐述扰动器的工作原理，提出汽车磁流变液减振器的扰动器设计方案，以期改善磁流变液减振器的使用性能．     

电磁阀控制减振器的性能分析与试验研究

研究了一种电磁阀控制的阻尼连续可变减振器,阐述了该减振器的结构形式和工作原理,对其外特性进行了理论分析。通过试验检验该减振器的性能,建立了阻尼力与输入电流之间的关系。试验结果表明,该减振器理论分析与试验结果相吻合,将该可调阻尼减振器应用于半主动悬架控制系统,可以获得良好的振动特性,改善车辆的性能。