7桥混连油气悬架车辆建模及多目标优化

为获得某7桥登高车油气悬架的最优性能,设计了同侧并连+对侧交连的油气悬架混合耦连方案,并建立了整车20自由度非线性动力学模型,联合仿真分析车辆的平顺性和稳定性。通过层次分析法和极差变换标准化处理,建立包含车辆平顺性和稳定性两评价指标的优化函数,首次采用改进蚁群算法进行油气悬架系统参数优化运算,并与遗传算法参数优化结果对比。仿真对比结果显示,改进蚁群算法优化结果能够更好地抑制车身垂向-侧向耦合振动,对车辆平顺性和稳定性的改善效果较遗传算法提高了约10%。平顺性试验结果表明：加权加速度均方根较优化前大幅降低,证明了改进蚁群算法对于油气悬架参数优化问题的可行性和有效性;试验值与仿真值最大误差仅12.35%,验证了理论模型的正确性。     

七桥混合耦连油气悬架车辆仿真与试验

将某七桥车辆的油气悬架系统混合耦连并对其原理和结构进行分析,建立了整车十七自由度动力学模型。基于整车结构和数学模型,以Simulink为主平台,搭建了整车的Simulink/AMESim联合仿真模型,仿真激励为白噪声法生成的相关性路面时域模拟信号。确定所需仿真参数后,进行整车的联合仿真和实际道路试验研究,得到了40 km/h和60 km/h车速下的对比曲线。对比结果显示,质心加速度均方根和功率谱密度峰值的仿真数据与试验数据的相对误差小于8%,仿真结果与试验结果基本吻合,说明所建立的整车模型具有较高的准确性,可以作为整车特性研究的依据。     

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。     

七桥油气悬架耦连方案对车身姿态的影响

七桥登高平台消防车油气悬架系统被侧倾和俯仰的中心面划分为4个部分,对每部分内悬架油缸并连后设计了4种耦连方案:四部分相互独立、对侧有杆腔连通、对侧交连和对角交连。建立各耦连油气悬架的数学模型和AMESim仿真模型,分析各耦连悬架的垂向、侧倾、俯仰及扭转的刚度特性和示功特性。对安装4种耦连油气悬架的车辆应用多轴耦合道路模拟试验台,试验研究了匀速、制动和转向工况下车身的垂向、侧倾和俯仰响应。试验结果与理论结果基本一致,对比分析表明:油气悬架耦连方案对车辆垂向振动影响较小、对车辆姿态稳定性影响很大,对侧交连的方案最适合质心位置高、侧翻阈值低的七桥登高平台消防车。     

基于路面激励的车辆油气悬架减振系统参数优化

为了提高装载机整车结构的可靠性与稳定性,提出了一种基于拉丁超立方法和粒子群算法的优化方法对油气悬架系统参数进行优化.以车身加速度为优化目标,以车辆行驶稳定性为约束条件,得到了装载机在不同路面激励和不同车速下的油气悬架参数优化结果,并分析优化后装载机在C级和E级路面激励下舒适性的改善情况.试验结果表明,相对于原系统,试验...     

半主动油气悬架PID闭环控制研究

以半主动油气悬架1/4车辆模型为研究对象,提出了基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统。以上车振动速度和加速度为模糊控制器的控制变量,悬架的最优控制力为模糊控制器的控制输出,以悬架上、下车的振动位移和速度为PID闭环反馈,通过理论计算得到系统中连续可调阻尼阀产生的实时阻尼力,从而实现对油气悬架的PID闭环控制。结果表明基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统在车辆行驶平顺性和稳定性方面与被动油气悬架和采用模糊控制的半主动油气悬架相比具有较好的综合控制性能。     

可控参数对连通式油气悬架性能影响

基于建立连通式油气悬架试验台研究了各工况下参数对油气悬架性能的影响,并建立了相应试验台的数学模型和仿真模型,将仿真数据与实验数据进行对比并修正仿真参数.仿真过程中对影响连通式油气悬架的各参数以实验数据为目标进行了灵敏度分析和优化.通过分析发现影响阻尼孔两端压力值大小的参数为蓄能器初始压力与蓄能器充气压力,影响阻尼孔两端压力差与相位的参数为左右两侧单向阀开启压力.     

矿用自卸车油气悬架力学特性研究与优化

矿用自卸车行驶道路恶劣且载重量大,严重影响了行驶平顺性,而油气悬架的力学特性对改善整车平顺性有着重要作用。为研究和优化悬架力学特性,在考虑悬架快速加载和油液通道的附加阻力、进口局部阻力、弯道阻力的基础上,建立精确的弹性力和阻尼力公式。利用Fluent软件结合Volume of Fluid两相流模型和动网格技术,仿真得到油气悬架非线性力学特性,以对比推导的力学公式。此外,在悬架力学公式的基础上,建立包含柔性化车架的整车刚柔耦合模型,并将模型仿真结果与试验结果进行对比,得到座椅加速度响应最大误差为8.5%,验证了所建模型的准确性。采用遗传算法对悬架参数进行优化,座椅加权加速度方均根值降低了23.58%,有效提高了矿用自卸车的平顺性。     

温度对连通式油气悬架特性的影响

为研究温度对连通式油气悬架特性的影响,基于其工作原理建立连通式油气悬架刚度、阻尼力的数学模型与车辆动力学模型,并在Simulink中搭建车辆整车仿真模型。在三种不同的温度下对连通式油气悬架进行特性试验,结合仿真与试验数据,结果显示：连通式油气悬架在20℃与40℃时的阻尼特性基本不变,当温度达到60℃时,悬架的阻尼特性降低,且油气悬架的仿真与试验误差增大,但曲线变化趋势相同。连通式油气悬架刚度不仅与活塞杆位移有关,并且随着温度的升高而增加,温度越高,刚度增大越快。     

基于LMI优化的车辆非平稳行驶下的主动悬架控制研究

使用有边界条件下的鲁棒H∞控制理论,并且利用线性矩阵不定式(LMI)优化技术,对行驶在非平稳状态下的半车车辆模型的主动悬架进行了控制仿真研究。提出了非平稳行驶状态下基于LMI的车辆的主动悬架的控制策略。运用仿真软件MATLAB,分别对车辆垂直方向上振动响应的频域特性、车辆模型参数的不确定性和垂直振动响应时域特性等方面分析了车辆非平稳行驶时的平顺性,给出了半车车辆模型的主动悬架控制系统与被动悬架系统的仿真比较,因此证明了所研究方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了有力的理论依据。     

螺旋弹簧悬架车辆振动的波动理论建模及频响分析

针对车辆建模不能完全反映高频振动的情况,应用古典振动理论及冲击波动理论,对螺旋弹簧悬架车辆的振动进行模拟并对响应进行分析。提出用冲击波动力学分析车辆振动的理论依据,推导螺旋弹簧应力波波阻的表达式,由此建立车辆的波阻力及变形力振动模型。通过冲击波影响螺旋弹簧的长度及其对应的质量,建立了螺旋弹簧惯性力及变形力车辆振动模型,综合多种因素,建立螺旋弹簧悬架车辆振动的波动理论模型,探讨了模型的求解方法,并对各种模型从理论和解法两个方面进行对比。仿真验证冲击波动理论模型与古典振动理论模型在低频段的一致性及弥补后者不能表达高频振动的缺陷。提出了在波动理论下螺旋弹簧多参数的应用方法及悬架高频响应的模拟方法。     

SEMI-ACTIVE CONTROL OF VEHICLE SUSPENSION WITH MAGNETO- RHEOLOGICAL DAMPERS PART Ⅱ—EVALUATION OF SUSPENSION PERFORMANCE

The design and analysis of an intelligent vehicle suspension with MR dampers should address hybrid semi-active control goals, such as rejection of current-switching discontinuity and MR-damper hysteresis, asymmetric damping from the symmetric MR-damper design, robustness on the vehicle operation parameter uncertainties and consideration of essential multiple suspension goals. Following the proposed skyhook-based asymmetric semi-active controller （Part I ） for achieving the above goals, herein, a set of suspension performance measures and three kinds of varying amplitude harmonic, rounded pulse and really measured random excitations are systematically defined, and the sensitivity of quarter-vehicle MR-suspension performance to variations in operating conditions is thoroughly analyzed. The results illustrate that the proposed skyhook-based semi-active MR-suspension in the asymmetric mode yields relatively superior dynamic responses to meet the multiple suspension performances of ride, rattle space, road-holding and dynamic tire force transmitted to the pavement, and has desirable robustness on variations in operating conditions of vehicle load and speed and the road roughness.     

混联式混合动力车多能源动力控制系统的开发

提出一种混联式混合动力车的控制系统,它在结构上有以下特点:双电动机方案、动力在自动变速箱后端耦合、基于CAN网络的整车控制系统.在能量管理策略方面采用基于最优动力系统效率的优化ICE曲线控制策略,用"九点定义法"确定驱动需求转矩,在自动变速换挡过程中的采用动力协调控制策略,并在制动能量回收控制中考虑了滑行制动和强制制动两种控制模式.在此基础上开发多能源动力控制系统,并进行硬件在环仿真测试和实车匹配调试.实车测试结果表明,该多能源动力总成控制器能有效地实现对多能源动力的控制,使车辆的经济性和动力性都有很大提高.     

并联式混合动力汽车控制算法的实时仿真研究

提出了一种以转矩管理策略和协调控制算法为主的并联式混合动力汽车控制算法,并利用dSPACE实时仿真的功能,对在Matlab/Simulink和Matlab/Stateflow平台上开发的前向式并联式混合动力汽车系统模型中的控制算法进行了实时仿真研究。实时仿真结果表明,综合了转矩管理策略和协调控制算法的并联式混合动力汽车控制算法可以达到既优化动力系统效率又保持动力传递平稳性的目的。     

汽车主动悬架非线性振动的VOFB控制

提出了一种应用于汽车主动悬架非线性振动主动控制的新型鲁棒自适应控制算法——VOFB算法(Variable-structure-control output feedback backstepping),并证明了稳定性, 还进行了仿真验证。引入了一个非线性滤波器,简化了设计,设计了一输出反馈观测器,最后将变结构控制的设计方法引入Backstepping控制器设计,得到了对系统扰动的鲁棒性。     

汽车悬架系统非线性振动的主动控制

首次采用微分几何理论,提出了一种输出－干扰解耦法,对汽车悬架系统的非线性振动的主要控制进行了研究。通过适当的非线性坐标交换,将其简化为线性系统,并对此系统进行最优控制,再通过非线性状态反馈实现对原系统的主动控制。仿真结果表明,这种针对现有元件非线性特性的方法既符合实际情况又有良好的控制效果。     

刚柔耦合系统的振动主动控制

针对航天器是一种通过柔性关节连接浮动中心刚体和挠性附件(如卫星太阳帆板,空间机器人等)组成的刚柔耦合复杂系统,在调姿或者外部扰动带来振动时,将影响系统的稳定度和指向精度,基于模态理论,建立包括柔性关节和柔性链的刚柔耦合结构动力学模型并写成状态空间表达形式,且分析系统的能控性。提出采用复合正位反馈(Positive position feedback,PPF)和比例微分(Proportional derivative,PD)控制律抑制柔性结构振动,在理论上分析其稳定性和控制性能。设计并建立刚柔耦合结构试验平台,进行包括位置设定点及转动振动主动控制研究。试验比较研究结果验证提出方案能够快速地抑制振动。     

柔性连杆机构振动主被动混合控制研究

首次提出了对柔性连杆机构振动采用主被动混合控制的方法。导出了粘贴压电材料和粘弹性材料的构件的有限元方程,应用常增益微分控制器对柔性机构振动主被动控制方法进行了分析研究。讨论了粘弹性材料层的厚度对控制输入和控制效果的影响,最后对一柔性机构振动响应的控制进行了计算机仿真,证明了本文方法的有效性。     

混合动力汽车控制策略的研究现状及其发展趋势

对混合动力汽车的结构型式进行分类,HEV的动力系统基本可分为串联式、并联式和混联式3种,对并联型和串联型混合动力汽车控制策略研究现状进行分析。混联式混合动力系统结合了串联式和并联式两种结构的优点,使得能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性和可能性,并对混联式结构的几种控制方案进行了分析。指出混合动力汽车的控制策略不十分完善,需要进一步优化。控制策略不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性,而且还要兼顾发动机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求,并针对混合动力汽车各部件的特性和汽车的运行工况,使发动机、电动机、蓄电池和传动系统实现最佳匹配,兼顾上述各方面要求的优化控制策略的研究应是今后的研究重点。     

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。