基于粒子群算法的双时滞半主动悬架控制研究

针对四自由度半车悬架控制模型,提出一种基于双时滞反馈优化控制的车辆半主动悬架控制方法。引入时滞减振控制技术,应用时滞动力吸振器的减振机理和振动系统的幅频特性,建立基于车身加速度和俯仰加速度的统一目标函数,利用粒子群优化算法快速寻优特点获取最优时滞反馈控制参数,并在Matlab/Simulink环境下对悬架系统仿真。仿真结果显示:在随机激励下,双时滞反馈控制通过优化调节双时滞控制参数可以减小车身垂直加速度和俯仰加速度,相应的均方根值比被动悬架分别降低15.10%和22.48%,车身振动得到有效衰减。研究结果表明考虑时滞的车辆悬架模型不仅提高了模型建模精度,双时滞反馈控制更有效提高悬架的减振效果,改善车辆行驶平顺性,为半主动悬架控制系统设计提供了理论依据,具有一定的应用价值。     

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。     

磁流变半主动悬架加速度驱动阻尼控制策略仿真分析

加速度驱动阻尼(Acceleration Driven Damper, ADD)控制策略原理简单、易于工程化应用,但其阻尼系数的选择对控制效果有重要的影响。基于理想ADD控制悬架系统模型,分析不同阻尼系数对悬架响应的影响;建立悬架系统综合性能目标函数,仿真得到理想ADD控制策略最优阻尼系数。基于磁流变半主动悬架系统仿真模型,进行ADD控制策略阶跃和随机路面激励仿真。仿真结果表明,在随机激励下,车身加速度可以降低11.83%,但会恶化轮胎动载荷及悬架动挠度指标,使得轮胎动载荷和悬架动挠度分别增加7.98%和15.45%;与被动悬架系统相比,ADD控制磁流变半主动悬架对较高频激振下的车身加速度有较好的抑制作用;同时,ADD控制算法在车身加速度过零时,阻尼力高频切换会引起颤振现象。     

阻尼多状态切换减振器的性能仿真与试验

传统的阻尼可调减振器,主要通过改变节流口面积实现阻尼可调,工作模式比较单一,阻尼可调范围有限.为了增加阻尼可调的工作模式和调节范围,以某被动式液压减振器为基础,设计出一种具有多状态特性的阻尼可切换减振器.为了分析该减振器的性能,结合流体力学及热力学理论,建立了阻尼多状态切换减振器系统的数学模型,运用Simulink仿真分析了减振器输出力与减震器行程、频率的关系,并与减震器的台架试验结果进行对比验证.结果表明:阻尼力试验值与仿真值的偏差较小,所建的减振器数学模型具有较高的精度,且减振器阻尼状态变化明显,阻尼切换控制准确,为汽车半主动悬架的控制提供了理论依据.     

阻尼多状态切换减振器的性能仿真与试验

传统的阻尼可调减振器,主要通过改变节流口面积实现阻尼可调,工作模式比较单一,阻尼可调范围有限.为了增加阻尼可调的工作模式和调节范围,以某被动式液压减振器为基础,设计出一种具有多状态特性的阻尼可切换减振器.为了分析该减振器的性能,结合流体力学及热力学理论,建立了阻尼多状态切换减振器系统的数学模型,运用Simulink仿真分析了减振器输出力与减震器行程、频率的关系,并与减震器的台架试验结果进行对比验证.结果表明:阻尼力试验值与仿真值的偏差较小,所建的减振器数学模型具有较高的精度,且减振器阻尼状态变化明显,阻尼切换控制准确,为汽车半主动悬架的控制提供了理论依据.     

车辆半主动悬架系统的振动特性的研究

建立了基于混合模式的磁流变液减振器的工作电流与阻尼力的数学模型和单自由度车辆随机振动非线性数学模型．运用随机振动理论，对磁流变液减振器非线性模型进行了线性化处理，给出了减振器等效阻尼系数、车身加速度等参量的随机统计量的计算方法．利用数值仿真分析了半主动悬架系统控制器的驱动电流对车辆减振器等效阻尼系数的影响，对车辆悬挂质量垂直振动加速度功率谱均方根值的影响．研究结论表明磁流变液减振器所产生的阻尼力具有非线性特性，通过调节减振器等效阻尼系数可以实现对车辆随机振动特性的调节，并且适当地增加磁流变液减振器的驱动电流能够降低车辆随机振动加速度功率谱均方根值，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.     

基于模型预测的阻尼与车身高度协同控制

为有效协同空气悬架中的阻尼与车身高度控制,基于模型预测控制理论,以整车综合评价指标为成本函数,当前状态下车身高度与可调阻尼减振器所能生成的悬架力为约束,设计了模型预测控制器,求解当前状态下的最优悬架力.利用可调阻尼减振器改变阻尼系数配合车身高度充放气操作使悬架生成该最优悬架力,以此获得阻尼与车身高度的协同.结果表明:所提协同控制策略切实可行,可大幅改善悬架的簧上质量加速度和轮胎动载荷均方根值;在有减速带工况下,协同控制策略能有效缩小25％的簧上质量加速度峰值和19％的簧下质量加速度峰值,而在转弯工况下,能缩小17％的簧上质量侧倾角峰值.     

电动化底盘主动悬架系统高度与阻尼集成控制

为解决电动化底盘主动悬架系统车身高度或可调阻尼的单独控制问题,改善车辆的整车减振性能,提出了一种车身高度与可调阻尼集成控制的主动悬架集成控制系统,以空气包取代传统的螺旋弹簧,以阻尼分级可调的减振器取代传统减振器,车身高度控制在正常车高模式、车身升高模式和车身降低模式之间切换,可调阻尼控制在软压缩软回弹模式、硬压缩软回弹模式、软压缩硬回弹模式和硬压缩硬回弹模式之间切换。进行了不同模式下车速为60 km/h工况下的蛇行试验实车道路测试,并分析了主动悬架集成控制系统对整车动态特性的影响。结果表明,不同模式下的方向盘转角分别为74.515 0、69.603 2、66.315 8和65.890 7 deg,方向盘转矩分别为4.523 8、4.440 0、4.594 4和4.470 9 N·m,车身侧倾角分别为3.210 3、3.089 9、2.987 7和3.195 8 deg,车身横摆角速度分别为16.790 1、15.925 9、15.108 0和15.149 9 deg/s,侧向加速度分别为0.570 0、0.548 8、0.530 9和0.541 8 g;车身高度与可调阻尼集成控制系统实现了主动悬架系统与整车的良好匹配,提升了车辆的综合性能;验证了主动悬架系统集成控制策略及其结构设计的可行性。对车辆底盘集成控制系统的设计及控制策略的研究具有重要的理论研究价值和工程应用前景。     

基于电流变减振器的汽车半主动悬架最优控制

设计了一个混合模式电流变减振器，建立了相应的电流变减振器阻尼力数学模型。在l／4车辆动力学模型的基础上，考虑电流变减振器的阻尼特性，对车辆半主动悬架进行了线性二次型最优控制，设计了一个最优输出调节器。确定了最优控制的目标函数和加权矩阵。用龙格—库塔法解出了最优控制的反馈矩阵。仿真结果表明：最优控制能有效的降低车身加速度，提高车辆运行的平顺性和安全性；设计的电流变减振器结构合理，能满足半主动悬架最优控制的需要，电场强度小于3kV／mm；整个控制系统易于实现，能耗低，响应速度快，可用于半主动悬架的实时控制。     

不同位移时滞反馈控制对车身减振的影响

为了研究不同位移时滞反馈控制对车身减振性能的影响。以考虑轮胎阻尼的1/4车辆悬架模型为基础,分别构建车身位移时滞和轮胎位移时滞两种不同状态反馈控制,通过利用劳斯-赫尔维茨稳定性判据和多项式判别理论分别得到不同位移时滞反馈控制系统的稳定性区间。在优化参数范围和约束条件下,以车身加速度、速度和位移为优化目标,采用粒子群算法获得不同控制策略的优化参数。仿真结果表明,相同外部激励下轮胎位移时滞状态反馈控制有较大的稳定性区域和更佳的减振效果,可有效改善车身的振动响应,对进一步研究时滞状态反馈控制在车辆中的应用具有一定的参考价值。     

汽车半主动悬架系统阻尼可调减振器AMESim模型参数辨识

为了建立阻尼可调式减振器AMESim模型,通过对电磁阀式阻尼可调减振器的力学特性研究建立最初的减振器AMESim模型,然后通过实物测量得到AMESim模型的部分参数。然后利用遗传算法,并根据减振器示功特性实验数据对阻尼可调减振器模型复原阀、流通阀的阀口参数进行辨识。最后进行阻尼可调减振器实际特性实验和AMESim模型仿真特性实验,对比阻尼可调减振器AMESim模型力学特性与实际阻尼可调减振器的力学特性。结果表明所建模型可用于减振器控制算法的设计和估计减振器台架试验中难以测量到的动态数据,为汽车阻尼可调半主动悬架控制研究奠定基础。     

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.     

磁流变半主动空气悬架混合天地棚控制策略研究

以磁流变减振器半主动空气悬架为研究对象,基于流体动力学理论建立空气弹簧数学模型,利用试验数据建立磁流变减振器多项式模型。考虑到空气弹簧刚度和磁流变减振器阻尼的非线性,将其以空气弹簧和磁流变减振器非线性力的形式引入到四分之一车辆动力学模型中;以汽车行驶平顺性,轮胎接地性和操纵稳定性的综合性能为控制目标,利用加权系数u引入混合天地棚控制策略,并分析了不同的u值对悬架各性能指标的影响,当u取0.8时,悬架综合性能最好,簧上质量加速度均方根值改善达23.2%,轮胎动载荷均方根值降低17.4%,悬架动行程略有改善。     

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     

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。     

基于新欧洲行驶循环的轮边驱动电动汽车平顺性仿真及优化

针对某型轮边驱动电动汽车,为提高车辆平顺性能,推导其动力学微分方程,在MATLAB/Simulink中建立1/4车辆平顺性仿真模型,在新欧洲行驶循环(new european driving cycle,NEDC)工况下,以车身加速度和车轮动载荷为指标,与吸振式轮边驱动电动汽车对比其平顺性能。针对吸振式轮边驱动电动汽车,以车轮最大振动位移的最小值为目标函数对其悬架与吸振器参数进行优化设计,并进行仿真对比。仿真结果表明,优化后的吸振式轮边驱动电动汽车车身加速度均方根值降低了8. 2%,车轮动载荷均方根值下降了0. 12%,明显改善了车辆平顺性能,对改进轮边驱动电动汽车的行驶平顺性能具有一定的指导意义。     

考虑气动升力激励的汽车振动响应分析

为研究气动升力激励对汽车悬架性能的影响,在Simulink建立滤波白噪声路面输入模型和气动升力激励模型。在不同车速下,分别对考虑气动升力激励和不考虑气动升力激励的振动模型进行仿真,对比分析两种情况下的车辆悬架系统评价指标。结果表明:考虑气动升力激励的车身加速度和不考虑气动升力激励时的差异很小;低速时,气动升力激励引起的悬架行程差异较小,高速时,气动升力激励会明显增大悬架动行程;低速时,气动升力激励引起的轮胎动载荷差异不明显,高速时,气动升力激励会使得轮胎动载荷略微增大。