磁流变减振器优化设计及特性试验

针对某轻型军用轮式越野车辆的减振需求,设计磁流变减振器(Magneto-rheological Damper, MRD)代替原被动减振器。以平板模型推导MRD阻尼力模型,讨论了结构参数对阻尼力和可调系数的影响。针对结构参数难以确定的问题,采用多目标遗传算法(Multi-objective Genetic Algorithm, MOGA)对参数进行优化,并通过磁场分析进行验证。对MRD进行性能试验,并利用最小二乘法对建立的MRD多项式模型进行校验。结果表明：可调阻尼力与可调系数间呈反比关系,利用MOGA可有效优化MRD结构参数,试验结果与设计值基本吻合,所建立的MRD模型与试验结果一致性较好。     

筒式液力减振器试验系统设计与实现

速度特性图、示功图是车辆减振器的重要动力特性参数,本文设计了一种机械式速度试验机．为克服传统的机械式试验机磨损快、滑块质量过大的缺点,设计了特殊的润滑与密封装置;同时广泛采用弹性铰链以消除联结间隙,大大降低了噪声．本机还设计了慢速装置（0．05m／s）以测量滑动摩擦力． 用本试验机对三轮汽车减振器进行实测,结果表明本系统测量可靠,操作快捷、方便．     

磁流变阻尼器结构被动控制的多目标优化与仿真分析

将MR阻尼器作为被动耗能装置使用,对不同位置的阻尼器施加不同的控制电压,控制电压的大小由多目标遗传算法NSGA-Ⅱ确定。对一装有MR阻尼器的3层框架结构分别输入峰值调整为0.25g的ElCentro波、Kobe波,Hachinohe波和Northridge波进行仿真分析。结果表明,优化方案对位移和加速度的控制都明显优于passive-off方案,对位移的控制效果与passive-max接近,对加速度的控制优于passive-max方案。     

假肢膝关节磁流变阻尼器的多目标优化设计与分析

为解决目前应用于假肢膝关节的磁流变阻尼器(magnetorheological damper,MRD)存在的问题,通过建立假肢膝关节磁流变阻尼器结构参数与优化目标之间的关系模型;以磁流变阻尼器的低功耗化及轻量化为优化目标,采用多目标遗传算法对其关键几何尺寸进行优化,分析各参数对优化目标的影响,并得出最优化的解。研究结果表明:优化过后的假肢膝关节磁流变阻尼器的体积及功耗分别减小了21%和36%,同时其输出阻尼力并没有受到影响;阻尼器的功耗优化与体积优化之间存在相互制衡关系,因此在寻求最优解时,应考虑实际情况的需要,选择最为合理的参数。     

多目标优化参数向单目标优化参数的转化研究

以夯实机冲击轮下落阶段进行运动分析为例,建立冲击轮动力参数的多目标优化模型,以水平速度变化率最小和垂直速度变化率最大为两追求目标.运用多目标优化方法中的线性加权和法对其进行优化处理,由多目标优化问题转化为单目标优化问题,运用MATLAB软件解得的最优解即为该多目标优化问题的有效解.使得优化后的冲击轮动力性能在水平方向和垂直方向上均有较大的改善.     

磁流变减振器的可控特性标定方法研究

磁流变执行器应用于振动与冲击控制系统的前提是具有满足控制需求的可控特性,包括力学响应特性和时间响应特性,磁流变执行器的可控特性标定方法建立在由评价力学响应特性的可控阻尼力范围、动态范围和可控运行速度范围以及评价时间响应特性的响应时间的基础上.为了便于磁流变减振器的可控特性研究,文章提出了一种磁流变减振器可控特性的标定方...     

基于起落架磁流变减振器的主动控制研究

本文介绍了多环槽式起落架磁流变减振器的主要力学性能,建立了系统方程和状态方程,以经典最优控制理论为基础,分析基于该减振器最优控制中的一些关键问题,并设计了一种最优控制算法。     

汽车磁流变减振器流变力学特性的研究

磁流变液是一种新型的功能材料 ,属于可控流体 它能在强磁场作用下从牛顿流体变为有较高屈服应力的粘塑流体 ,这种变化连续可逆且迅速 ,用其制成的阻尼器具有结构简单、体积小、能耗低和阻尼可连续调节等优点 利用非牛顿粘性流体模型和宾汉流体模型 ,设计基于流动模式的汽车用磁流变减振器 ,利用ANSYS有限元分析软件计算其力学性能并进行试验验证 结果表明磁流变减振器可实现阻尼无级可调 ,将其用于汽车悬架系统 ,可改善行驶的平顺性 ,获得良好的振动特性     

基于改进遗传算法的磁流变阻尼器多目标空间 优化布置

为解决空间结构中阻尼器位置和数量优化问题,基于遗传算法提出一种新型编码方式——“A-B”型数字编码,实现了对阻尼器优化布置的精确定位. 推导了磁流变阻尼器（MRD）附加刚度和附加阻尼矩阵,采取H2范数优化控制理论、代间比较权重等理论提出了改进遗传算法,并采用MATLAB软件开发了多目标空间优化布置改进遗传算法程序. 以10层钢筋混凝土框剪偏心结构为例,依据规范选取7条地震波作为动力时程输入,对优化方案及3种工况下结构位移、加速度、扭转控制进行计算,并分析了不同减震指标随MRD数量变化的发展趋势. 结果表明：优化目标函数值随进化代数迅速收敛;4种工况中优化方案控制效果最佳,顶层88号节点X、Y向减震率分别达39.45%、32.68%,结构扭转得到有效控制. 算例表明了改进遗传算法的有效性,实现了对空间结构阻尼器布置的精确定位,且结构得到最优控制.     

基于模型预测控制的电动轮车辆横摆控制

为提高电动轮驱动车辆对不同路面的适应能力,基于模型预测控制提出一种将驱动电机的饱和输出力矩作为控制输入约束、将质心侧偏角作为输出约束的汽车横摆控制方法。建立2自由度的车辆状态空间模型作为预测模型,在线计算出跟踪理想横摆角速度所需的附加横摆力矩,通过调节相应驱动轮的驱动力来完成高效、简易的直接横摆力矩分配。将本文算法应用于四轮驱动的8自由度整车模型进行控制仿真,结果表明,该方法能够保证车辆在良好路面及湿滑路面上紧急转向和换道的操作稳定性,并能改善车辆循迹能力。     

双线法与横摆角速度法联合的车辆稳定性判据

车辆稳定性判据决定了车辆稳定性控制系统的介入与退出时机,是车辆稳定性控制的基础.设计了一种基于相平面法的车辆稳定性判据,在传统双线法确定的稳定区域中引入横摆角速度法确定的稳定区域,设计联合车辆稳定性判据,协调对质心侧偏角和横摆角速度的控制,并获取稳定性判据的相应阈值变化的数据库,用于在控制过程中查表获得车辆的稳定区域边界.利用质心侧偏角和横摆角速度偏离函数表征控制变量偏离参考值的程度和车辆状态相对稳定区域边界的位置.极限工况下,当车辆状态超出稳定区域边界时,车辆稳定性控制应迅速介入,控制车辆状态回到稳定区域.     

带平衡悬架三轴商用车多目标联合优化

推导了带平衡悬架三轴商用车的平顺性和操纵稳定性运动方程,采用半车模型分析平顺性,采用三自由度模型分析操纵稳定性.选取10个优化变量,并运用社区培养遗传算法(NCGA)对各模型进行了多目标优化,用蛛网图法将10个Pareto有效解直观地表示出来.根据目标极值法、目标均衡法、理想值法、单目标最优法这4种不同的设计需求标准,从10个Pareto有效解中筛选出4种不同的优化方案,有效地提高了整车的平顺性和操纵稳定性.     

基于响应面方法的车辆多目标协同优化

建立包含7个子系统的某整车动力学仿真模型,以整车的操纵稳定性和行驶平顺性达到最佳匹配为目标,整车的悬架刚度和减震器的阻尼以及稳定杆的扭转刚度为优化变量,在ADAMS/CAR环境下进行仿真。根据中国汽车行业标准QC/T 480—1999和GB/T 4970—2006,分别以操纵稳定性的4个闭环评价指标和平顺性的随机路面评价指标的综合计分为目标函数,以相应计分的最大、最小值作为约束函数建立协同优化的数学模型。然后采用中心复合试验方法设计59组试验,根据实验数据,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型,得到最优值。仿真结果表明该优化方法使汽车的综合计分提高了13%,操纵稳定性和平顺性同时得到优化。     

一种新型磁流变阻尼器的性能实验研究

对磁流变阻尼器的实验研究结果表明该阻尼器的力－位移滞回曲线饱满，阻尼比大；阻尼器为速度相关型，在低速区阻尼力与速度为非线性关系，高速区可由Bingham的模型近似描述。阻尼器的可控性与磁流变液剪切屈服强度、粘度及阻尼器内磁场强度有关。     

基于ADAMS/Car的车辆频率响应仿真分析

根据车辆动力学原理,介绍了二自由度车辆模型的横摆角速度频率响应,在ADAMS/Car中建立车辆操纵稳定性仿真分析模型.通过对转向盘施加脉冲转角输入,使车辆产生横摆运动,研究车辆横摆角速度与转向盘转角的振幅比及相位差的变化规律,对车辆的横摆角速度频率响应特性做出分析与评价.结果表明,该车共振频率高,相位滞后角小,具有很好的频响特性.     

车用双筒液压减振器的热力学模型与试验研究

分析了减振器生热机理以及热量传递途径,在此基础上利用能量守恒定律以及热力学第一定律建立减振器热力学模型,通过求解模型获得减振器在工作过程中温度随时间的变化情况.将仿真结果与试验结果进行比较,分析误差产生的原因,结果表明减振器在工作过程中温度的变化主要是由于减振器不同腔室内油液与减振器筒之间的热量交换以及减振器外筒与周围空气之间的热量交换引起的.     

汽车ESP系统的建模和控制方法

为了提高汽车操纵稳定性和行驶安全性,该文针对ESP系统的特性,采用魔术公式轮胎模型,建立了七自由度汽车模型,运用MATLAB/SIMULINK软件实现数学模型到仿真模型的转换并进行了仿真分析。根据ESP系统的非线性时变特性,运用模糊控制原理,设计了以横摆角速度和质心侧偏角为控制变量的参数自整定模糊PI控制器。仿真结果表明,该控制方法可以较好地控制汽车的横摆角速度,提高汽车的操纵稳定性。     

时滞对人—车闭环系统操纵稳定性的影响

对以往具有横摆角速度反馈控制的电动助力转向模型进行了研究分析,考虑反馈控制中时滞的存在,基于合适的驾驶员模型和汽车转向运动模型建立含时滞的横摆角速度反馈控制电动助力转向模型,利用matlab/simulink建立了人—车闭环系统动力学模型,通过改变时滞参数分析了时滞对车辆操纵稳定性的影响.研究结果表明,时滞对车辆的侧向速度、横摆角速度、前轮转角和驾驶员力矩都会产生不良影响,使汽车的稳定性变差甚至使汽车失稳.     

汽车质心侧偏角观测算法仿真与误差灵敏度分析

车辆质心侧偏角是汽车电子稳定性控制中最重要的状态变量之一,其估计误差直接影响动力学控制效果.为此,针对四轮驱动汽车稳定性控制系统的需要对积分法、简单动力学估计算法、广义龙贝格算法和广义卡尔曼滤波算法4种典型质心侧偏角估计算法进行仿真建模.基于2种典型工况引入变量、参数和噪声误差,分析了不同估计算法对变量、参数和噪声误差的敏感度.研究结果表明,不同估计算法对变量、参数和噪声误差的敏感度有着很大差异,在稳定性控制系统中应综合使用基于运动学和基于动力学这两种估计算法.论文的研究成果对四轮驱动电动汽车主动安全控制技术的实际应用具有工程指导意义.