基于主动悬架系统车辆的道路友好性

为分析悬架系统对车辆道路友好性的影响,设计出可提高道路友好性的主动悬架系统最优控制器,及可分析基于最优控制策略的主动悬架系统,以及被动悬架系统的道路友好性动态仿真模型,仿真分析得出车辆在两种典型的A、B级路面行驶时,基于最优控制策略的主动悬架系统及被动悬架系统车辆对路面造成的动载荷.利用动态载荷系数、动态载荷应力因子及95百分位综合四次幂力三种典型道路友好性评价指标对两种悬架系统的道路友好性进行分析比较.结果表明,采用动态载荷系数、动态载荷应力因子对悬架系统的道路友好性进行评价时,在A级路面上,主动悬架系统的道路友好性分别是被动悬架系统的1.5、1.6倍;在B级路面上主动悬架系统的道路友好性是被动悬架系统的1.5、2.5倍;采用95百分位综合四次幂力指标评价两种悬架系统的道路友好性时,在A级路面上,两种悬架系统的道路友好性相差无几;在B级路面上主动悬架系统的道路友好性比被动悬架系统提高2.5倍.因此,具有合理控制参数的基于最优控制策略的主动悬架系统可提高重型车辆的道路友好性.     

随机最优控制在半主动悬架中的应用研究

本文从悬架系统是随机振动系统的本质出发 ,应用随机最优控制理论分析了阻尼力可调整的半主动悬架的输出调节器问题 ,并通过动态仿真对被动和主动悬架的特性进行了对比分析。结果表明 ,在不消耗过大能量的前提下 ,采用半主动悬架可以提高车辆的行驶平顺性和改善操纵稳定性     

主动悬架的直接控制算法研究

研究直接控制算法对主动悬架的控制效果。建立了二自由度主动悬架模型,比较了采用直接控制算法的主动悬架和被动悬架在随机路面和阶跃信号激励下的簧载质量加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的响应特性,分析了低通滤波器的截止频率对各评价指标的影响。结果表明,采用直接控制算法的主动悬架可以大幅度降低簧载质量加速度和悬架动挠度,而轮胎动载荷只有少量增加;与被动悬架相比有更好的瞬态响应性能;低通滤波器的截止频率对舒适性和操纵稳定性的影响效果相反,在实际应用中需合理选择。     

车辆电液主动悬架智能控制研究

建立悬架系统和电液伺服作动器数学模型,分别在正弦信号激励和随机路面激励下,设计最优控制器,在MATLAB/simulink里搭建仿真模型进行数值仿真。仿真结果表明:最优控制的电液主动悬架系统对由路面输入引起的振动能有效抑制,车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷与被动悬架相比分别降低20%~55%、25%~44%、0%~54%,车辆行驶平顺性和操纵稳定性得到很大改善,验证了控制器的性能。     

基于随机线性最优控制理论的车辆主动悬架控制器的设计研究

在基于1/4车辆单轮模型的基础上,笔者利用随机线性最优控制理论对车辆主动悬架LQG控制算法进行设计,建立LQG主动悬架与相同参数的被动参数的动力学的仿真模型,并对模型进行仿真分析.仿真实验结果表明,LQG随机最优控制方法能使汽车行驶的平顺性及安全性得到显著改善,在主动悬架控制技术中值得推广.     

组合式半挂车液压悬架线性二次型最优控制器的设计及仿真

研究通过建立随机路面输入模型和组合式半挂车三轴的液压悬架动力学模型,运用最优控制原理研究设计出液压悬架的线性二次型最优控制器.在Matlab/simulink仿真环境中构建液压主动悬架的仿真模型.结果表明:在白噪声激励下,配有线性二次型最优控制器的液压悬架与被动悬架相比,在侧倾角加速度,轮胎动载荷变化和悬架动行程方面都有不同程度的优化,保证了半挂车载货平台的水平度和高度变化幅度,提高了组合式半挂车行驶的安全性和操纵的稳定性.     

轮边驱动电动车大质量电动轮垂向振动负效应主动控制

根据某型号轮边驱动电动车的悬架特性参数,建立了该车的被动悬架和主动悬架模型,全面分析非簧载质量过大引起的垂向振动负效应,研究主动悬架解决该项问题的有效性．研究表明:大质量电动轮垂向振动负效应主要表现为车轮动载荷过大,汽车行驶安全性降低;基于线性二次最优控制理论的主动悬架对于解决垂向振动负效应效果明显．     

电磁反力式混合型主动悬架最优控制研究

基于最优控制方法,研究一种同时含有被动和主动结构的新型主动悬架。在这种悬架中,电磁反力作动器产生主动控制力,而且只作用在非簧载质量上。以某车型1/4两自由度模型为研究对象,建立路面随机输入模型。应用最优控制理论设计了混合型主动悬架的LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制器,使用matlab/Simulink建立悬架模型进行仿真。与被动悬架的仿真对比表明该悬架系统能较好地改善车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性,同时改善车辆在低频区的轮胎触地性。     

基于粒子群算法的主动悬架混合控制策略研究

为了有效协调车辆乘坐舒适性、行驶平顺性及安全性,进行了基于粒子群算法的主动悬架混合控制策略研究。首先分析了天棚/地棚控制策略在提高悬架动力学性能方面的局限性;随后结合天棚和地棚控制策略,提出了混合控制策略,并采用粒子群算法进行了混合控制策略的控制参数寻优,确定了最优控制参数;最后,进行了混合控制策略下主动悬架和传统被动悬架在时域与频域内的对比仿真分析,仿真结果表明,混合控制策略下主动悬架的性能明显优于被动悬架,其车身加速度均方根值减小了13.96%,悬架动挠度均方根值减小了26.01%,车轮动载荷均方根值减小了8.59%,说明了混合控制策略在协调车辆动力学性能方面的有效性以及控制参数优化结果的正确性。     

1/4车辆-座椅悬架系统集成最优控制

建立了具有三自由度的1/4车辆-座椅悬架系统模型,并分析了车辆悬架阻尼系数和座椅悬架阻尼系数对车辆减振性能的影响。基于最优控制理论,提出了一种联合车辆主动悬架与座椅主动悬架的集成最优控制,从而实现同时反馈调节车辆悬架和座椅悬架所需的控制力。同时,分别对车辆-座椅悬架系统集成最优控制、单独车辆悬架控制、单独座椅悬架控制及被动悬架控制的各项幅频特性进行了数值仿真分析。分析结果表明:相对于被动悬架控制,集成最优控制、单独车辆悬架控制和单独座椅悬架控制下的座椅加速度分别下降了68. 2%、58. 5%和37. 4%;车辆悬架动行程分别下降了31. 3%、17. 5%和11. 1%;轮胎动位移则分别下降了59. 6%、51. 9%和9. 6%;所提出的集成最优控制策略能更好地改善车辆乘坐舒适性和操纵稳定性。     

货车传动系统扭转疲劳载荷仿真

针对货车非线性悬架系统，提出了一种确定货车传动系统扭转疲劳载荷的模拟方法。建立了4自由度双轴货车振动模型，以标准路面功率谱反推算法得到路面不平度为随机输入，用MATLAB／Simulink仿真计算得到车轮上的垂直随机动载荷，并将其转化为驱动轮上的扭转载荷。计算载荷可以用来编制货车传动系统扭转疲劳试验载荷谱、估计零部件的疲劳寿命。     

改进粒子群算法在LQR半主动悬架的应用

针对车辆半主动悬架LQR控制中Q矩阵和R矩阵往往由经验取值的问题,提出一种基于改进粒子群算法的LQR控制方法。该算法采用随机惯性权重代替了传统粒子群算法的固定惯性权重,提高了求解精度和效率,得到了更加具有适应性的LQR控制矩阵系数。为验证此方法的有效性,基于天棚阻尼模型建立1/4车被动悬架模型和半主动悬架模型,利用线性二次最优控制建立LQR控制器,并利用优化算法得到新的控制矩阵。通过仿真对比被动悬架、LQR控制的LQR半主动悬架、改进粒子群算法优化后的优化LQR悬架的各项性能参数,发现优化LQR悬架在悬架动挠度没有受到影响的前提下,使车辆的垂向加速度和轮胎动载荷得到有效降低,提高了车辆的行驶平顺性和操纵安全性。     

考虑随机参数的高速列车动力学分析

建立高速列车车辆系统非线性动力学仿真模型,考虑悬挂刚度和阻尼、轮轨匹配参数、轮轨界面参数、轨道不平顺和载重的随机性,应用数值仿真研究高速列车动力学性能的随机统计特征。分析随机参数确定方法、动力学仿真工况数量和计算结果后处理方法,并与试验结果进行对比验证。计算结果表明,与常规动力学分析相比,考虑随机因素的动力学方法可以得到动力学指标的分布特性,能够考虑到多种参数随机变化对动力学性能的综合影响。常规动力学计算结果是考虑随机因素的特例,能代表车辆动力学性能的普遍规律,但不能掌握动力学指标的变化域和分布规律。考虑随机因素的动力学方法可用于高速列车动力学性能预测、动力学参数优化和异常振动分析等领域,能更加真实、全面反映车辆动力学性能,优化出的悬挂参数具有更广泛的线路运行适应性。     

随机干扰下汽车电控悬架车身高度控制研究

空气悬架汽车在对其车身高度进行动态切换的过程中会严重受到随机干扰所带来的不良影响,为了解决这个问题,通过与空气弹簧的模型结合而建立整车模型,从而对随机干扰下汽车电控悬架车身高度的调节和控制进行研究。其中神经网络PID自适应高度调节控制器是利用单神经元自调整增益算法来设计的,并通过仿真软件对控制器的性能进行验证。根据仿真结果可验证所设计的控制器能够有效改善随机干扰对汽车电控悬架车身高度调节过程中产生的震荡,并使得车辆的稳定性和舒适性得到了提高。     

同侧耦连油气悬架车辆平顺性分析

针对同侧耦连油气悬架对多轴车辆行驶平顺性的影响,建立同侧耦连油气悬架液压系统模型和整车与油气悬架耦合动力学模型。开展油气悬架台架试验,验证了油气悬架模型的正确性。安装同侧耦连油气悬架和独立悬架车辆在随机路面输入下进行了行驶平顺性仿真分析,并对同侧耦连油气悬架车辆平顺性进行参数化分析。结果表明,随机路面输入下,同侧耦连油气悬架各油缸刚度特性一致,因此车身俯仰角较独立悬架较小,且能够平衡各轴轮胎动载荷;随着车速的增加,车身质心加权加速度和轮胎动载荷均呈增加趋势,但车身质心加权加速度在车速为50~60 km/h过程中稍有下降,在车速为60~80 km/h过程中基本保持不变;蓄能器静平衡初始体积减小,刚度增大,车身质心加权加速度随蓄能器静平衡初始体积减小呈增大趋势,但在车速为60~80 km/h过程中不同初始体积对加速度影响不同,蓄能器静平衡初始体积变化对轮胎动载荷影响不明显。     

人-椅8自由度车辆系统的平顺性和稳定性研究

文中在Matlab/Simulink中搭建了人-椅8自由度车辆系统仿真模型,在仿真分析时考虑汽车前、后轮之间的延迟性,以路面随机信号作为输入激励,研究了汽车平顺性的时频特性,且分别通过4个轮胎的输入激励研究了汽车的稳定性.研究结果表明:路面输入为随机信号时,车身垂直加速度,车身俯仰角加速度,人-椅垂直加速度,前、后悬架...     

Semi-active Sliding Mode Control of Vehicle Suspension with Magneto-rheological Damper

The vehicle semi-active suspension with magneto-rheological damper(MRD) has been a hot topic since this decade, in which the robust control synthesis considering load variation is a challenging task. In this paper, a new semi-active controller based upon the inverse model and sliding mode control(SMC) strategies is proposed for the quarter-vehicle suspension with the magneto-rheological(MR) damper, wherein an ideal skyhook suspension is employed as the control reference model and the vehicle sprung mass is considered as an uncertain parameter. According to the asymptotical stability of SMC, the dynamic errors between the plant and reference systems are used to derive the control damping force acquired by the MR quarter-vehicle suspension system. The proposed modified Bouc-wen hysteretic force-velocity(F-v) model and its inverse model of MR damper, as well as the proposed continuous modulation(CM) filtering algorithm without phase shift are employed to convert the control damping force into the direct drive current of the MR damper. Moreover, the proposed semi-active sliding mode controller(SSMC)-based MR quarter-vehicle suspension is systematically evaluated through comparing the time and frequency domain responses of the sprung and unsprung mass displacement accelerations, suspension travel and the tire dynamic force with those of the passive quarter-vehicle suspension, under three kinds of varied amplitude harmonic, rounded pulse and real-road measured random excitations. The evaluation results illustrate that the proposed SSMC can greatly suppress the vehicle suspension vibration due to uncertainty of the load, and thus improve the ride comfort and handling safety. The study establishes a solid theoretical foundation as the universal control scheme for the adaptive semi-active control of the MR full-vehicle suspension decoupled into four MR quarter-vehicle sub-suspension systems.     

路面不平度作用下汽车动载分析

建立了二自由度汽车动力学模型,运用虚拟激励法和精细逐步积分法计算了车辆在路面不平度作用下对路面的动载荷,并通过对算例的分析,考察了车速和路面不平度对车辆动载荷变化的影响,及汽车悬架减振器阻尼和动载系数之间的关系.结果表明该方法可行.     

基于MATLAB的菱形客车平顺性研究

建立了菱形客车十一自由度整车模型,分析各设计因素对整车平顺性的影响,并以随机路面下各个乘员的垂直加速度为优化目标,各个悬架的动行程和各个车轮的相对动载为约束条件,运用遗传算法NSGA-Ⅱ对悬架参数进行优化设计。优化后菱形客车平顺性得到了提高,以此时的悬架参数为基础分析了菱形客车在脉冲路面下平顺性的变化规律。