两级阻尼可调式液压减振器的性能仿真与试验

可调阻尼减振器是汽车半主动悬架的关键部件.根据某大客车电控半主动悬架的阻尼控制要求,以该车原被动式液压减振器为基础,设计出一种具有两级阻尼特性的可调减振器.采用共轭梁法计算节流阀片的挠曲变形,建立该减振器阻尼特性的数学模型,仿真分析活塞杆直径,阻尼阀孔径以及调节孔孔径等主要结构参数对减振器阻尼性能的影响,在此基础上确定可调减振器的主要设计参数.对研制的可调减振器样件进行阻尼性能测试,结果表明:减振器的两级阻尼状态变化明显,阻尼切换控制准确,阻尼力试验值与仿真值的偏差小于8%,说明所建的减振器数学模型具有较高的精度,采用共轭粱法计算节流阀片挠曲变形是可行有效的,为设计开发可调阻尼液压减振器和研究汽车半主动悬架提供了重要依据.     

基于道路友好性的重型汽车半主动空气悬架联合仿真

以车辆的道路友好性及操纵稳定性为研究目标,针对某重型汽车阻尼可调式半主动空气悬架,通过试验得到空气悬架刚度曲线。采用阻尼可调式减振器,利用ADAMS/View建立了车辆1/4动力学模型。在Matlab中设计了模糊控制器,利用滤波白噪声法实现了对随机路面激励的仿真模拟。通过联合仿真,对悬架的道路友好性进行分析。结果表明,采用模糊控制阻尼可调式半主动空气悬架与被动悬架相比,轮胎动变形均方根值降低了5.81%,道路破坏系数降低了12.38%,悬架的动位移降低了13.33%,道路友好性及操纵稳定性得到很大程度的提高。     

阻尼两级可调减振器对悬架减振效果的影响

阻尼可调减振器是汽车半主动悬架的关键部件,对汽车悬架的减振效果有重要影响。建立悬架系统物理模型,由悬架系统受力情况采用牛顿第二定律建立系统线性微分方程,推导出悬架系统的状态空间表达式。根据“天棚”控制原理,采用MATLAB中的SIMULINK模块分别对安装定阻尼和阻尼两级可调减振器的悬架系统在随机路面工况下进行仿真．得到汽车的加速度、悬架动挠度和车轮相对动载。通过比较分析出采用阻尼两级可调减振器对汽车悬架系统的减振效果具有明显的作用,可提高汽车的行驶平顺性,为设计开发阻尼分级可调减振器和研究汽车半主动悬架提供了重要依据。     

模糊控制技术及其在汽车半主动悬架中应用

建立了４自由度汽车半主动悬架系统的数学模型,采用模糊控制策略,对半主动悬架系统进行了计算机仿真。在此基础上,设计开发了以８０９８单片机为主控器件的半主动悬架模糊控制系统,并对自行研制的半主动悬架系统进行了实车道路试验。仿真计算和实车试验结果较吻合,其结果均验证了半主动悬架系统在减少振动,提高汽车行驶平顺性方面要优于传统被动悬架系统。     

某越野汽车磁流变半主动悬架变论域模糊控制

为了解决半主动悬架传统变论域模糊控制器过度依赖经验规则的问题,提出了一种基于模糊神经网络的变论域T-S模糊控制策略。首先,根据磁流变减振器阻尼特性的实验结果,建立基于自适应模糊神经网络的减振器阻尼力模型及1/2车辆半主动悬架动力学模型;其次,建立悬架系统T-S模糊控制器,同时为了实时调节T-S模糊控制器变量的论域,采用模糊神经网络结构描述伸缩因子的变化。仿真结果表明,笔者提出的变论域模糊控制策略能够有效提高车辆行驶平顺性和操作稳定性。     

采用磁流变阻尼器的三自由度半主动座椅悬架系统变论域模糊控制

对座椅悬架系统用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,利用最小二乘法对双曲正切模型进行参数辨识。结合座椅悬架系统的动力学特性,建立三自由度半主动座椅悬架系统模型。针对采用传统模糊控制精度不高的问题,提出一种基于模糊推理的变论域模糊控制策略。以脉冲路面激励和随机路面激励为输入,分别对被动悬架、传统模糊控制半主动悬架系统及变论域模糊控制半主动悬架系统进行动力学仿真分析。仿真结果表明:采用最小二乘法辨识出的参数模型可满足后续计算。所设计的变论域模糊控制策略减振效果明显优于传统模糊控制,能有效隔离路面冲击干扰,使得座椅悬架系统的综合性能得到明显改善。     

电控悬架用可变阻尼减振器动态特性研究

为了提高悬架减振器的设计效率和降低开发的难度,以某乘用车的可变阻尼减振器为研究对象,对减振器的实物模型和力学特性研究建立了减振器的仿真模型,利用AMESim仿真软件得出减振器的外特性曲线,在相同的参数条件下进行台架试验并验证了模型的精确性.在减振器系统的基础上分别建立1/4车辆被动悬架和半主动悬架仿真模型,在PID控制器的控制下得出在不同激励下车身振动特性曲线的幅值和功率谱密度大小,检验了两种不同悬架的减振性能.结果表明:仿真模型的外特性曲线和台架试验的结果在误差范围内吻合良好,半主动悬架中车身振动曲线的幅值和功率谱密度较被动悬架小.验证了可变阻尼减振器和悬架仿真模型的正确性,说明了这种研究方法的有效性.     

馈能磁流变半主动悬架模糊滑模控制

为优化悬架减振性能和馈能性能,提出了一种馈能磁流变减振器结构,并设计了相应的半主动悬架模糊滑模控制策略。建立了磁流变减振器力学模型和馈能模型,以及相应的二自由度半主动悬架系统数学模型。针对半主动悬架系统的不确定性,基于混合天地棚阻尼控制系统,设计了滑模变结构控制器。使用饱和函数缓解系统抖振,并运用模糊控制优化滑模控制器。用谐波叠加法生成路面激励输入,分别对被动悬架、基于混合天地棚阻尼控制的半主动悬架以及基于模糊滑模控制的半主动悬架进行对比仿真。结果表明:基于模糊滑模控制的半主动悬架减振性能更好,能耗更小,且有良好的馈能性能,验证了馈能磁流变减振器结构的可行性和模糊滑模控制策略的有效性。     

汽车悬架的磁流变减振器阻尼力调节特性的研究

以磁流变阻尼控制方法为向导,研究汽车悬架系统中的磁流变减振器阻尼力的调节原理,以高斯白噪声的路面为输入,分析汽车被动与半主动悬架系统中的磁流变减振器的黏性阻尼力和库仑阻尼力的调节特性,讨论半主动悬架系统的磁流变减振器的最优控制方法,通过计算机仿真,获取半主动悬架系统最优控制的磁流变阻尼力的控制电流随路面激励而变化的关系.     

一种汽车磁流变半主动悬架的研制

为了改善车辆平顺性和行驶安全性,设计了一种基于单出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,试制了磁流变减振器样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,设计了半主动悬架天棚控制器、地棚控制器和LQG控制器,进行了不同控制策略的对比仿真分析,开发了磁流变半主动悬架试验测试系统,开展了该磁流变半主动悬架的LQG控制台架试验测试。结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,能够最大限度地发挥振动衰减功能。与被动悬架相比,在4Hz和5Hz正弦激励下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度分别降低15.80%和23.36%,在随机路面激励下簧载质量加速度降低19.46%。     

基于自适应模糊的汽车半主动悬架容错控制

半主动悬架可以自适应调节阻尼器的阻尼力,具有良好的可控性。针对半主动悬架的增益故障,提出了基于自适应模糊控制的汽车半主动悬架容错控制。在分析汽车半主动悬架阻尼器输入输出特性的基础上,建立了阻尼器发生增益故障时的故障悬架模型,设计了未知输入观测器对阻尼器增益故障进行故障诊断。基于自适应模糊控制对汽车半主动悬架系统阻尼器增益故障设计容错控制器,在C级随机路面下进行容错控制的Matlab/Simulink软件仿真,结果表明自适应模糊容错控制的控制效果要优于无容错控制。     

半主动空气悬架的非线性特性及控制算法研究

在分析空气弹簧刚度特性的基础上,建立了阻尼可调半主动空气悬架1/4车模型。针对系统的非线性特性强的特点,同时兼顾平顺性和操纵稳定性,选取理想的混合天地棚控制器作为参考跟踪模型,设计滑模变结构控制器,以弥补传统控制理论处理非线性问题时的不足。运用广义误差方程控制滑动模态,确定切换面参数,选择趋近律削减抖振现象并推导出实时等效控制力有效跟踪混合天地棚参考模型。最后通过仿真验证滑模控制算法,并与传统的Fuzzy-PID算法和混合天地棚算法进行对比分析。结果表明,该控制器能有效跟踪参考模型,同时改善悬架的操纵稳定性和舒适性,并表现出良好的鲁棒性。     

具有非对称力学特性的汽车磁流变减振器设计与控制

为降低汽车磁流变悬架系统中传感器成本,提高系统可靠性,提出了一种具有非对称力学特性的汽车磁流变减振器结构设计方案及分级控制方法。根据结构设计方案,对其力学输出特性进行了理论分析,并进行了样机加工与试验测试。为分析分级控制算法在相应半主动悬架中的控制效果,建立了1/4车辆悬架动力学模型,进行了动力学仿真分析。研究结果表明,所设计的磁流变减振器具有连续输出非对称阻尼力的工作特性,验证了设计思路和方法的有效性;采用分级控制算法的半主动悬架在适应道路条件的变化方面比被动控制下的悬架具有更大的优越性;虽然分级控制的控制效果在部分路面下没有天棚控制的控制效果好,但基于分级控制的减振控制系统可以节约成本并提高可靠性,具有较好的应用前景。     

车辆电动静液压作动器的半主动悬架时滞补偿控制

为了改善车辆行驶的平顺性和操纵稳定性,设计了一种基于电动静液压作动器（EHA）的车辆半主动悬架结构。进行了EHA作动器的性能试验分析,建立了EHA半主动悬架的键合图模型,计算了EHA半主动悬架系统的临界时滞,分析了时滞对EHA半主动悬架幅频特性和减振性能的影响,设计了Smith预估时滞补偿控制器,进行了EHA模糊控制半主动悬架的时滞补偿仿真分析。结果表明,EHA半主动悬架具有较好的阻尼可控性;然而随着时滞的增大,悬架系统会出现“轮跳”现象;在Smith时滞预估补偿控制下,EHA半主动悬架的簧载质量加速度减小约30%,轮胎动载荷减小约20%。     

半主动悬架及其控制系统的设计与研究

设计了一种节流口可调式液压减振器，通过理论分析和阻尼特性试验，得出了阻尼力与步进电机转角之间的关系。在此基础上，设计了半主动悬架控制系统，建立了半主动悬架试验物理模型，并进行了半主动悬架系统试验研究。结果表明，设计的半主动悬架及其控制系统性能稳定可靠，其动态性能明显优于传统被动悬架。     

汽车液压减振器设计研究

阐述了可调阻尼液压减振器的设计方案,对可调阻尼减振器性能进行了理论分析,针对减振器拉伸和压缩阶段各进行了力-速度特性计算,推导出数学关系式,在原车被动液压减振器的基础上,改进设计了一种节流口式可调阻尼液压减振器,并对此进行了台架试验。试验结果表明:所研制的可调阻尼液压减振器阻尼力与步进电机转角成对应关系,符合设计和使用要求。     

基于免疫原理的车辆主动悬架模糊PID控制的研究

针对可调刚度和阻尼的主动悬架,建立1/4车辆悬架动力学模型.借鉴免疫原理,结合模糊控制规律,设计了一种模糊免疫PID控制器.应用Matlab/Simulink控制系统软件进行计算机仿真.仿真结果表明,具有模糊免疫PID控制器的主动悬架的控制结果明显优于常规的模糊PID控制,提高了车辆乘坐舒适性和操纵稳定性.