履带车辆电磁主动悬挂LQR控制研究

针对军用履带车辆悬挂系统对车辆行驶中的振动控制需求,采用了磁流变阻尼器与电磁作动器相复合的方式,引入履带车辆电磁主动悬挂,建立了悬挂动力学模型。采用滤波白噪声方法生成路面随机输入激励,并导出了悬挂系统状态方程,进而设计和仿真分析了LQR最优主动控制算法。研究结果表明,采用该控制方法对于提高履带车辆行驶的安全性和乘坐舒适性是可行的。在某型履带车辆上,当负重轮相对动载荷均方根值仅增加2.82%和悬挂动行程小于三分之一最大行程时,车体加速度均方根值能降低40.74%。     

履带车辆悬挂参数变化对悬挂特性影响分析

通过确定实际履带车辆的简化条件,建立了二自由度车辆悬挂系统模型,得出了车身加速度、悬挂动行程、负重轮相对动载荷对路面输入的幅频特性,分析了悬挂刚度、阻尼系数、负重轮胶圈刚度和非悬置质量等参数变化对悬挂传递特性的影响.结果表明,在进行车辆悬挂系统设计和振动控制时,必须考虑悬挂系统参数的匹配问题和参数变化对振动控制的影响.     

履带车辆磁流变半主动悬挂系统控制算法研究

将磁流变阻尼器这种智能阻尼减振装置应用于车辆悬挂系统中，构成了新型的半主动悬挂系统。建立了1／2车体动力学动模型。研究了瞬时最优控制（IOC）和经典线性最优控制（COC）两种控制算法及其实现问题。通过对某型履带车辆在典型沙土路面激励下的振动响应进行仿真，得出了不同控制策略下车体的响应情况。比较分析表明，两种控制策略下磁流变半主动悬挂系统都有着较好的减振效果。     

基于ADAMS模型的履带车辆半主动悬挂自适应控制

建立了某履带车辆ADAMS整车模型。搭建了控制算法MATLAB与实体模型ADAMS之间的联合仿真接口。提出了采用模糊控制器调整PID调节器参数实现基于ADAMS建模的整车半主动悬挂控制策略。用动行程及其变化率作为模糊控制器的输入,通过模糊控制器的输出动态调整PID调节器的参数,形成了车辆半主动悬挂自适应控制系统。仿真研究表明,该自适应控制系统能够有效协调加速度和动行程在不同频段的矛盾,明显改善履带车辆行驶的平顺性。     

履带车辆加速试验组合道路优化研究

提出一种基于虚拟道路试验技术进行加速试验道路优化组合计算方法。以某型履带车辆为研究对象,通过对履带车辆在虚拟道路上行驶时的虚拟测试,获得履带车辆在使用道路任务剖面内和加速试验道路上的载荷谱,并利用线性规划理论对加速试验道路进行优化组合计算,确定组合道路相对于车辆使用道路的加速系数。结果表明,该组合道路能较准确地等效履带车辆的使用道路,并且能够加速试验过程,可以为履带车辆道路加速试验方案的制定提供一定的参考。     

基于遗传算法的履带车辆电磁悬挂LQR控制优化

提出采用遗传算法对电磁悬挂LQR控制算法进行优化的方法。针对被动悬挂不可控、半主动悬挂不能主动出力和主动悬挂耗能过大等问题,提出并设计了基于电磁作动器和磁流变阻尼器相复合的履带车辆电磁悬挂结构方案,并依据其简化模型设计了LQR控制器。提出采用主、被动悬挂性能评价指标的均方根比值之和作为适应度函数进行LQR权系数优化的方法。仿真结果很好的证明了采用集成优化的电磁悬挂LQR控制能够较大地提高履带车辆的行驶平稳性,并且该优化方法也同样适用于汽车悬架。     

油气悬挂式履带车辆高速转向动力学仿真

采用多体动力学仿真软件Recurdyn建立油气悬挂式履带车辆多体动力学模型,重点对履带车辆在两种软地面上的高速转向过程进行了动力学仿真和对比分析,讨论了履带车辆在软地面高速转向的动力学特性.研究结果表明:履带车辆在软地面高速转向稳定性差,在干沙路面转向半径比黏土路面大,干沙路面的剪切阻力角比黏土路面大,造成履带受到相对更大的侧向加速度,使得履带车辆更易发生侧翻现象;转向行驶时履带张紧力变化明显,主动轮所需扭矩较大,容易发生脱轮的状况.     

履带车辆冲坡过程悬挂击穿研究

运用多体动力学方法,建立了6对负重轮履带车辆21自由度带动力传动悬置系统的整车模型。并结合简化坡道模型,仿真研究了该型车辆在不同冲坡工况下发生悬挂击穿的规律。研究发现:在不同纵向偏驶角下,发生悬挂击穿的临界车速呈W型,且悬挂击穿都最先发生在第一对轮的先上坡侧。同时,随着坡角的增加,最小悬挂击穿临界车速迅速减小,发生击穿对应的纵向偏驶角则增大;悬挂击穿发生后,车体前部所受的冲击迅速增大。     

主动结构和主动悬挂系统

阐明了主动结构的若干问题 ,并归纳了主动结构动力学的基本问题 ,以线性主动结构为例 ,给出了主动结构的构型及数学建摸。以车辆悬挂系统为实例 ,对车辆结构做了主动分析 ,描述了主动悬挂是通过合理地控制与调节输入悬挂系统能量来抵消来自地面的随机激扰能 ,从而可以克服传统悬挂中的矛盾 ,得到良好的减振性能     

铁道车辆主动悬挂补偿滤波器控制算法

对天棚阻尼控制器及补偿滤波控制器算法在铁道车辆主动悬挂中的应用进行了研究。研究表明,当轨道不平顺输入包含有确定性方向不平顺信号时,如爬坡及曲线通过时,采用天棚阻尼控制器算法将会产生不可恢复的悬挂位移,这将影响车辆的运行平稳性,甚至会给行车安全带来隐患。当加入补偿滤波器后,构成补偿滤波器控制算法。仿真分析表明,该算法克服了天棚阻尼控制器的缺点,更具实用价值。     

基于Matlab的车辆主动悬挂控制研究

建立了一个具有六自由度的客车横向振动力学模型及动力学运动方程,运用线性二次型最优控制方法,用MATLAB软件编写程序并计算出最优反馈矩阵K,并用Simulink进行了仿真计算及分析.结果表明采用主动悬挂技术可以有效改善车辆的横向振动性能.     

基于极点配置法的履带车辆悬挂系统主动控制仿真

建立了履带车辆悬挂系统主动控制的力学模型并将其转化为数学模型。通过极点配置法对采用主动控制的履带车辆悬挂系统进行仿真，并将仿真结果与采用被动悬挂系统相比较。结果表明，采用了主动控制悬挂系统的车身振动明显降低。     

汽车悬挂系统的减振仿真研究

对汽车的主动悬挂系统和被动悬挂系统的特点进行了分析对比,并以主动悬挂系统为研究对象,建立了基于1/4车辆动力学模型,应用最优控制理论进行了二次型最优控制器设计,并用MATLAB/SIMULINK软件进行1/4车辆悬挂系统仿真分析,仿真结果表明,采用最优控制方法的主动悬挂系统可以较好地改善车辆行驶的平顺性和乘坐舒适性.     

基于柔性车体的铁道车辆主动悬挂的模糊控制研究

采用有限元的分析方法,建立了某型软卧车体的有限元分析模型,并将柔性车体在铁道车辆动力学分析软件ADAMS/Rail12.0中组装成多刚体/柔体耦合的单节车辆动力学分析系统。样机平台上的动力响应分析计算结果反映了多刚体/柔体耦合的实际车辆系统的振动响应。设计了一个新型的因子可调的模糊控制器来抑制柔性车体的动态响应。实现了基于柔性车体的车辆主动悬挂的隔振研究,表明基于柔性车体的车辆主动悬挂系统同样能使车体的振动响应幅值降至理想状态。     

列车车辆垂向主动悬挂的最优预见控制研究

以四轴客车为研究对象,建立了四轴客车车辆的6自由度垂向动力学模型,并通过设计最优预见控制器来抑制车辆系统的垂向振动,研究结果表明采用最优预见控制策略能够降低车辆的垂向振动响应,获得较快的系统响应速度,达到满意的隔振效果。     

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.     

电磁混合主动悬架多模式协调切换控制

针对直线电机主动悬架输出力相对较小而影响减振性能的问题,设计了电磁混合主动悬架结构和多模式协调切换控制策略。首先,动态调整引力常数提升引力搜索算法的全局搜索能力和局部开发能力,解决了引力搜索算法易早熟收敛、陷入局部最优的问题;其次,根据不同控制目标设立相应的适应度函数,利用改进后的引力搜索算法优化对应目标函数下线性二次型最优（linear quadratic gaussian,简称LQG）控制的加权系数;最后,分析并确定了电磁混合主动悬架在不同车速下的电磁阀最优控制电流,设计电磁混合主动悬架的电流切换控制器,仿真分析悬架的减振性能,并开展台架试验。仿真与试验结果表明：相比LQG控制,多模式协调切换控制的悬架系统低速时簧载质量加速度均方根值减小31.09%,高速时轮胎动载荷均方根值减小32.20%,中速时簧载质量加速度均方根值和轮胎动载荷均方根值分别减小25.28%和23.56%;多模式协调切换控制策略能有效提升车辆的平顺性和操纵稳定性。     

履带车辆悬挂系统磁流变液减振器的研究

履带车辆被动式悬挂系统的设计是在某一确定的常用车速和地表形状下,确定系统的弹簧刚度和阻尼系数等基本参数以达到其工作性能的最佳化,对工况的适应性较差。建立在减振器基本结构形式不变的前提下,采用磁流变液减振器的半主动悬挂系统,可以使车辆在各种工况下都保持其耗能减振性能的最优化。通过理论分析,这种叶片式MRF减振器提供的阻尼力可完全替代原减振器,并具有更优良的控制性和适应性。     

常导高速电磁悬浮车辆二系悬挂结构对比优化

建立常导高速电磁悬浮车辆系统动力学模型,模型详细考虑了电磁悬浮系统、控制系统电动力特性、悬挂系统的非线性特性。传统高速电磁悬浮车辆为摇枕+空簧+吊杆结构,其结构复杂,制造、维护成本高。探索性提出取消传统摇枕,采用大变位空簧直接支撑车体的二系悬挂方案,并进一步研究无摇枕增设抗侧滚扭杆的二系方案。基于车辆系统动力学模型,从车辆运行平稳性,曲线通过性能等角度,对三种二系悬挂配置下的车辆动力学性能进行对比分析。得出以下结论：有摇枕方案的各项动力学指标均较优于无摇枕方案;相对于无抗侧滚的二系结构,有抗侧滚的车辆车体横向、垂向及侧滚角位移均有所降低,并且已经达到了与有摇枕方案基本相当的水平;无摇枕增设抗侧滚结构的二系悬挂方案能够达到简化车辆悬挂系统结构的效果,同时能够满足动力学性能要求,推荐在日后的结构设计中采用该方案并进行试验验证。     

基于磁流变液减振器的履带车辆悬挂振动控制研究

选用履带车辆二自由度1/4的车体模型,分别针对被动悬挂系统和基于磁流变液(MRF)减振器的半主动悬挂系统建立了相应的数学模型,并在加上H∞控制算法后,得出了半主动悬挂系统的阻尼控制力。采用控制系统的分析和仿真软件MATLAB中的SIMULINK工具箱进行了被动及半主动控制的仿真,并将两次仿真结果进行了比较。结果表明,采用基于H∞控制算法的半主动悬挂系统的车身振动得到了明显控制。