汽车主动悬架系统控制器的设计与仿真研究

基于系统动力学理论建立整车模型主动悬架系统的动力学模型,采用分块研究方法,分别对1/4模型的垂直运动、1/2车体的俯仰运动和侧倾运动进行独立研究,然后把这三个模型叠加在一起构成整车动力学模型和控制器模型;其次在MATLAB/Simulink中建立其相应的控制器模型和仿真模型,再次采用积分白噪声模型作为路面输入形式,并结合整车主动悬架的仿真模型进行动态特性仿真;最后将主、被动悬架特性进行对比分析。仿真结果表明,相对于被动悬架主动悬架性能有明显改善。     

基于AVL Cruise的阿波斯拖拉机动力学仿真

为了寻找农用机械整车动力学特征分析的高效、可靠手段,消除整机性能试验研究的诸多弊端,采用了当前在道路车辆动力学分析中常用的仿真技术手段,即通过使用AVL公司旗下的一款整车性能分析软件Cruise搭建阿波斯拖拉机的整车模型,对拖拉机的动力性能和经济性能进行了仿真计算;并进行了试验验证。在道路行驶条件下,对拖拉机的动力性能(最高车速、最大加速度、滑行距离)进行了计算分析;在农田工作条件下,对拖拉机特定工况下的燃油经济性进行了仿真计算。将各种条件下的仿真计算结果与实车试验进行了对比验证。得出以下结论:道路行驶条件下,采用H5档,试验测试得到的最高车速为40 km/h,对应的仿真计算结果为40.54 km/h,相对误差为1.35%。采用H5档位,0~40 km/h加速时间的仿真结果为5.7 s,对应的实测时间为5.5 s,相对误差为3.6%;H5档的最大加速度的计算值为2.26 m/s~2,道路试验所测得的H5档最大加速度为2.22 m/s~2。道路滑行以20 km/h的初速度滑行距离,仿真计算的结果为54 m,对应的实测距离为53 m。农田工作条件下,耕地深度22.5 cm时,0~6 km/h加速试验的实际测量距离和时间为8.2 m和6.7 s,对应的仿真计算结果为8 m和6.5 s。以L2档位,8 km/h工作时测得的实际油耗为17.2 L/h,对应的仿真计算油耗为17 L/h。通过试验的验证,搭建的阿波斯拖拉机的仿真计算模型是合理的,计算精度符合要求,能够作为拖拉机整机开发的重要辅助手段。     

基于键合图的整车转向振动仿真

基于键合图理论建立了某车整车转向模型,采用滤波白噪声作为路面输入,进行了侧向加速度为6.67m/s2时的转向仿真,通过对车身垂直加速度、俯仰角和侧倾角仿真结果的分析,对原车悬架系统进行了优化.     

抗蛇行减振器常见故障对高速列车动力学性能的影响

以CRH380B型动车组为实例,结合实际中常见的抗蛇行减振器故障,基于车辆动力学理论,利用动力学仿真软件SIMPACK建立动力学模型,通过改变抗蛇行减振器阻尼特性来模拟不同故障类型,从而对车辆进行动力学研究.结果表明:当抗蛇行减振器故障后的剩余阻尼力在标准阻尼力50%以下时,对车体平稳性、稳定性、曲线通过性能均有很大影响.其中当抗蛇行减振器剩余阻尼力为标准力值的50%时,车体垂向和横向平稳性指标分别达到了1.85和2.20,脱轨系数达到了0.45,非线性临界速度降低到了271km/h.得出抗蛇行减振器的最佳阻尼特性:当卸荷速度为0.03m/s,卸荷力为8~9kN时,车辆各动力学性能达到相对最优状态.     

汽车多体系统动力学稳定性控制联合仿真

利用ADAMS软件建立了带有汽车动力学控制(VDC)系统的整车多体动力学模型,在MATLAB环境中设计了PID控制的VDC系统,定义了MATLAB与ADAMS环境下车辆模型的数据交换接口,将整车模型与设计的控制系统在ADAMS/Car和MATLAB/Simulink环境下通过输入输出接口进行了联合仿真,研究了VDC系统的最佳控制参数,实现了几种行驶工况下的VDC系统及整车动态特性的仿真分析.仿真结果表明,所设计的横向稳定性控制器控制有效,实时性好,提高了汽车的操纵性能.     

基于AVL Cruise的阿波斯拖拉机动力学仿真研究

为了寻找农用机械整车动力学特征分析的高效、可靠手段,消除整机性能试验研究的诸多弊端,本文采用了当前在道路车辆动力学分析中常用的仿真技术手段,即通过使用AVL公司旗下的一款整车性能分析软件Cruise搭建阿波斯拖拉机的整车模型,对拖拉机的动力性能和经济性能进行了仿真计算,并进行了试验验证。 在道路行驶条件下,对拖拉机的动力性能(最高车速、最大加速度、滑行距离)进行了计算分析;在农田工作条件下,对拖拉机特定工况下的燃油经济性进行了仿真计算。将各种条件下的仿真计算结果与实车试验进行了对比验证。得出以下结论：道路行驶条件下,采用H5档,试验测试得到的最高车速为40km/h,对应的仿真计算结果为40.54km/h,相对误差为1.35%;采用H5档位,0-40km/h加速时间的仿真结果为5.7s,对应的实测时间为5.5s,相对误差为3.6%;H5档的最大加速度的计算值为2.26m/s₂ ,道路试验所测得的H5档最大加速度为2.22 m/s₂;道路滑行以20km/h的初速度滑行距离,仿真计算的结果为54m,对应的实测距离为53m;农田工作条件下,耕地深度22.5cm时,0-6km/h加速试验的实际测量距离和时间为8.2m和6.7s,对应的仿真计算结果为8m和6.5s;以L2档位,8km/h工作时测得的实际油耗为17.2L/h,对应的仿真计算油耗为17L/h。通过试验的验证,搭建的阿波斯拖拉机的仿真计算模型是合理的,计算精度符合要求,能够作为拖拉机整机开发的重要辅助手段。     

隧道爆破施工对地表框架结构的影响分析

以重庆某隧道爆破施工为研究背景,对开挖过程中地表建筑的震动进行监测,并辅以ANSYS/LS-DYNA进行仿真分析,通过流固耦合的方法,建立隧道炸药爆破有限元模型,分析隧道埋深15 m时,8层框架结构在隧道爆破作用下的动力响应特性,以掌握结构的最大应力值以及房屋振动速度传播规律。结果表明,结构受隧道爆破影响最明显的在竖直方向,最大可以达到6.76 cm/s,后在2~3 cm/s左右波动,与实测数据均值2.38 cm/s比较接近;炸药的作用对结构产生的最大应力为2.4 MPa左右,远远低于材料屈服失效强度。     

功率分流式混合动力系统结构优化与性能验证

对某具有双行星排的功率分流式混合动力系统进行了结构优化,并对优化后的系统进行运动学、动力学和效率分析,随后介绍了系统的工作模式及特点.基于Matlab/Simulink与LMS AMESim软件建立联合仿真平台,进行整车性能仿真.结果表明,整车能量消耗和动力性能均得到改善.纯电动模式下,城市工况(UDC)整车电能消耗降低8%;混动模式下,新欧洲行驶工况(NEDC)整车油耗降低6%.纯电动模式最高车速从110 km·h~(-1)增加到160 km·h~(-1).混动模式0～100 km·h~(-1)加速时间从14.5 s减少到10.0 s.     

基于冲击波正反射理论的半封闭结构灭弧特性研究

由于雷电流在泄放过程中会引起绝缘电位差升高,导致接地网出现高电位差,威胁人身安全以及设备的正常运行。为降低杆塔接地电位差,采用半封闭结构压缩电弧产生冲击波,并在冲击波触壁后二次压缩气体形成反射波,以波叠加作用破坏电弧的发展。本文首先通过冲击波正反射理论,分析计算了峰值为10 kA的8/20μs冲击电流产生的正反射波超压值可达4.8 MPa;其次,建立二维轴对称的冲击放电模型,对结构的大电流冲击放电过程进行仿真;最后,进行半封闭结构电流冲击试验。仿真结果显示在10μs半封闭结构内最大压强达4.38 MPa,在80μs左右电导率降至0;试验结果测得冲击电流幅值由9.54 kA衰减到5.72 kA,并在65μs左右电流降至0。仿真与试验结果都表明,半封闭结构能有效熄弧并限制绝缘电位差升高。     

纯电动汽车整车动力电池组的匹配

为了解决纯电动汽车整车动力电池组的匹配问题,本文通过分析纯电动车整车动力系统的结构特点,对动力电池组进行充放电特性试验,在此基础上提出了采用等速法和续驶里程的设计目标值反向计算电池容量的动力电池组匹配原则. 整车动力系统仿真实验结果表明,0~40km/h的加速时间为15.6s,最高车速为80.5km/h,最大爬坡度为24.9%,续驶里程为230.5km,满足设计目标,从而验证了该方法的正确性和可行性.     

履带车辆行驶速度对负重轮动位移的影响

针对地面-履带-负重轮耦合系统激励特性的复杂问题,在不考虑履带影响的基础上,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,利用动力学方程实现了负重轮动位移的理论计算.建立了履带车辆的多体动力学仿真模型,对多种工况下的负重轮动位移进行模拟,并与理论计算结果作对比,分析负重轮动位移随车辆行驶速度的变化规律.研究成果为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行位移激励加载控制提供了技术支持.     

大跨度公路斜拉桥车桥耦合振动竖向响应分析

在数值分析软件MATLAB平台上,运用三角级数法将桥面不平顺模拟为具有各态历经的平稳随机过程．根据有限元法建立大跨度斜拉桥分析模型,将车辆模拟为5个自由度的质量一弹簧一阻尼体系,分别建立车辆和桥梁结构的振动微分方程,通过位移协调和力的平衡条件形成车桥系统的耦合振动微分方程．采用Newmark—β法,利用有限元分析软件ANSYS编写了迭代计算的APDL命令流,进行主跨为550m的福建长门大跨度公路斜拉桥的车桥耦合振动分析．计算结果表明：桥梁结构动力响应随桥面状况的恶化而显著增大,随结构阻尼的增大而近似呈线性关系减小．随车重的增加而先增大后减小,在开始阶段,响应迅速增大,而后缓慢减小．     

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.     

Dynamic Characteristics of Tracked Vehicle Power Train Considering Road Random Torsional Excitation

The road random torsional excitation is one type of torque rooted from the road roughness and vehicle drive system. This paper aims to study how the road random torsional excitation affects the dynamic characteristics of vehicle power train. The method of simulating the random torsional excitation of tracked vehicle is explored at first. Secondly,the road random torsional excitations under different road roughness,vehicle speeds and pre-tensions are obtained. Thirdly,the dynamic analysis model of tracked vehicle power train is constructed with the consideration of the road random torsional excitation. Eventually,the influences of this excitation on output torque,bearing support force,vibration acceleration and dynamic shear stress of transmission shafts are intensively studied.The research conclusions are helpful to correct and refine the present virtual prototype of tracked vehicle power train.     

丘陵地区对纯电动汽车经济性分析及能耗优化方法研究

为了分析丘陵地区对纯电动汽车的经济性影响以及如何提高能耗利用率,针对道路坡度,研究了一种基于动态规划优化控制电机转矩的方法,完成了优化能耗的目标。首先构建了纯电动汽车模型,设计了虚拟坡度,应用动态规划算法合理分配电机转矩及车速,并从车速方面分析了坡度对行车经济性的影响;之后,在虚拟坡度下,使用无坡度道路下的最佳经济车速控制仿真车辆,求解虚拟坡度下的汽车能耗,并将此方法计算的能耗与上一步优化方法得出的能耗做对比,证明了所提出的优化算法能够有效地降低能耗;最后,在实际路况上验证了提出的能耗优化算法的合理性。实验结果表明,针对丘陵地区提出的动态规划算法,能够全局优化能耗,有效提高驾驶经济性。     

基于ADAMS/Car的汽车侧风稳定性虚拟试验研究

为了避免实车道路试验的危险性并揭示其侧风作用下的响应特性,采用机械系统动力学仿真软件ADAMS/Car,建立了汽车侧风稳定性试验模型并进行虚拟试验.在分析风压中心及侧向风作用力模拟的基础上,通过采集大量实车数据,经三次样条插值建立了一定车速下风压中心位置、稳态和随机侧向风作用力大小随时间变化的连续曲线模型.对应施加于某轿车模型,在二维平整路面上进行了稳态和随机侧向风作用下的仿真试验,得到了侧向加速度、横摆角速度、侧倾加速度和侧向位移的响应输出,输出结果与实车试验和实际行车规律都相吻合.风压中心位置漂移连续性模拟方法从理论上保证了汽车侧风稳定性虚拟试验与实车试验的一致性.     

基于系统响应的履带车辆路面识别方法

为提高履带车辆对不同路面适应能力,基于多体动力学仿真平台建立履带车辆及多种路面动力学仿真模型.通过履带车与路面模型的行驶仿真,采集车体质心动力学响应时域信号,并应用小波变换分解该信号.采用距离评估技术提取上述分解信号的敏感特征向量,利用BP神经网络基于上述敏感特征向量提出路面识别方法.搭建小型履带模型车测试系统,使模型车行驶于实际路面并进行现场测试,采集测试过程中履带模型车车体质心、负重轮及履带板动力学响应时域信号,对提出的路面识别方法进行验证.结果表明,该路面识别方法识别精度达到99%,该方法对路面类型具有高度识别能力.     

轿车操纵稳定性的虚拟试验研究

基于多体动力学理论建立了整车的动力学仿真模型,通过事件建模器建立了蛇行路面事件文件和双纽线路面事件文件,分别用作蛇行虚拟试验和转向轻便性虚拟试验的驱动文件.依据我国现行整车操纵稳定性试验国家标准,对整车虚拟样机进行了转向盘转角阶跃输入、角脉冲输入、转向回正、稳态回转、转向轻便性及蛇行虚拟试验,并对该车操纵稳定性各性能指标进行了评价.提出的研究方法可以为汽车操纵稳定性虚拟试验提供参考.     

基于有限状态机理论的汽车防抱死系统仿真

在对某车型进行动力学分析的基础上，建立了与防抱死系统(ABS)相关的数学模型；根据有限状态机理论对防抱控制器的关键——防抱控制逻辑建立了Stateflow模型；并且以车轮角加速度和滑移率为控制对象，在Matlab／Simulink仿真软件下，分别对汽车在单一路面和附着系数突变的路面上制动时的情况进行了仿真研究。仿真结果表明，采用该模型的防抱死系统能够达到较为理想的制动控制效果，同时具有较强的鲁棒性。     

路面激励Simulink模型的建立及其应用*

为了在汽车动力学中应用路面激励,基于滤波白噪声方法建立了路面激励的描述。分析了Simulink白噪声生成模块,基于滤波白噪声描述建立了路面激励Simulink模型,确定了空间下截止频率。基于路面激励Simulink模型,建立了汽车两自由度振动四分之一系统Simulink模型,在城市行驶的B级路面和车速范围对车身加速度、悬架动挠度、车轮动载荷和车轮加速度的车速特性进行了仿真。研究结果表明,基于滤波白噪声描述建立的路面激励Simulink模型和汽车两自由度振动四分之一系统的Simulink模型,既可以再现路面激励,也可以用于分析汽车振动响应量的车速特性。