汽车悬架整车动力学模型的参数辨识

根据汽车悬架动力学特性的理论知识,建立了七自由度汽车悬架整车动力学方程。推导了悬架动力学方程从惯性物理坐标到传感器坐标的变换,利用执行器作为激励,采用时域辨识方法对参数进行辨识。根据最小二乘估计递推算法,建立了从执行器到传感器的汽车悬架整车动力学模型,实现了悬架模型在线参数辨识,为七自由度汽车悬架的振动主动控制打下了基础。     

基于双横臂的1/4汽车模型及其等效模型的建模控制研究

建立了基于双横臂悬架的1/4汽车模型和等效的二自由度模型。根据基于双横臂悬架的1/4汽车模型的簧载质量和非簧载质量的动力学响应,通过参数辨识的方法,给出了辨识等效二自由度模型的质量、刚度和阻尼系数的方法。计算结果表明,等效二自由度模型辨识结果中的刚度和阻尼系数的数值与基于双横臂悬架的1/4汽车模型中相关参数的名义值有较大的差异。分析了悬架衬套、减振器上端支撑的刚度对等效二自由度模型参数辨识结果的影响。对比分析了采用辨识参数的等效二自由度模型和基于双横臂悬架的1/4汽车模型的簧载质量和非簧载质量的响应,证明了参数辨识方法的准确性。基于辨识参数的二自由度控制模型,给出了基于等效二自由度模型的参考模型滑模控制方法。试验和计算结果表明,与采用名义值相比,参考模型的刚度和阻尼系数采用辨识值时,等效二自由度控制模型可以获得更好的控制效果。     

汽车半主动空气悬架参数自调整模糊控制

建立两自由度1/4车辆半主动空气悬架的非线性动力学模型，提出一种基于参数自调整的模糊控制系统结构的模型，并以C级路面为随机输入，对空气悬架系统进行了仿真分析。研究结果表明：该控制方法能够使车身垂直振动加速度、悬架动挠度和车轮动载荷得到较大的衰减，提高了汽车的操纵稳定性能和平顺性能。     

电动汽车-路面系统机电耦合建模及非线性振动分析

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量增大,导致轮胎动载荷增加,同时电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励,车轮振动进一步加剧汽车振动。鉴于此,考虑电机的电磁激励,建立了5自由度电动汽车-路面系统机电耦合非线性动力学模型,推导了路面振动引起的二次激励,分析了电动汽车的振动响应受路面不平顺、电机激励、路面二次激励综合作用的影响规律,以及车速和非线性参数对汽车响应的影响。结果表明:电机激励对非线性汽车模型的轮胎动载荷和车体加速度影响最大,悬架动挠度和俯仰角加速度的影响次之,座椅加速度的影响较小;在考虑电机激励的综合作用下,非线性模型对汽车响应的性能指标明显优于线性模型,尤其以轮胎动载荷最为显著;汽车系统的非线性参数中,悬架刚度平方非线性系数对汽车响应的影响最大,悬架阻尼不对称系数和轮胎非线性刚度系数的影响次之,悬架刚度立方非线性系数的影响最小。所建电动汽车-路面系统机电耦合模型及研究思路可为电动汽车动力学分析提供参考与理论支持。     

一种非线性汽车悬架的亚谐共振及奇异性

研究了具有非线性刚度和非线性阻尼的单自由度汽车悬架在简谐路面激励作用下的亚谐共振。非线性刚度采用立方非线性模型，非线性阻尼采用改进Bingham模型。利用平均法得到了系统的幅频响应方程，并用奇异性理论对分岔方程进行了分析，得到了转迁集和分岔图。结果表明，系统分岔方程是超出十一种基本分岔之外的一种三参数普适开折。另外，还详细分析了系统参数对开折参数和分岔参数的影响，得到了一些有益的结论，可为悬架设计中系统参数的合理选择提供理论指导。     

磁流变阻尼器建模及在座椅减振中应用

车辆座椅系统对汽车平顺性以及驾乘人员的舒适性有着重要影响,磁流变阻尼器阻尼可控的特点可有效降低车辆在行驶过程中的振动。对座椅用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,使用遗传算法对阻尼器的Bouc-Wen模型进行参数识别。通过分析单自由度座椅系统的受力情况,建立车辆座椅悬架系统单自由度动力学模型,设计出用于座椅磁流变半主动悬架的开关天棚半主动控制策略并进行仿真。结果表明:使用遗传算法识别的参数及辨识出的模型均能满足要求。采用磁流变半主动座椅悬架后,相对于被动座椅悬架,座椅加速度峰值降低17.4%,座椅加速度均方根值减少13.1%,平顺性有明显的提高。     

汽车悬架及司机座椅动态参数优化

汽车悬架及司机座椅动态参数对汽车行驶的平顺性有着重要影响。本文以八自由度三维空间质弹系统作为汽车振动系统的力学模型，用前后四轮路面随机激励作为系统输入，对车厢及司机座椅的输入功率谱进行分析，在此基础上对该模型的悬架及司机座椅动态参数进行优化，并给出悬架参数及司机座椅参数的优化结果。     

基于模态参数识别的悬架系统状态监测方法及试验研究

悬架系统直接关系到车辆的安全性、平顺性和操稳性,由于路面激励是随机激励,对悬架系统的状态监测一直是研究难点。该文提出一种新的悬架状态监测方法,利用仅需输出的平均相关随机子空间法识别模态参数,再通过模态参数变化对故障造成的悬架刚度变化进行监测。首先对平均相关随机子空间法在较高阻尼比下的识别效果进行分析,验证算法在悬架监测中的可行性;然后基于车辆七自由度振动模型对模态参数进行仿真识别,分析路面激励及噪声对识别结果的影响,并提出基于振型和模态能量的监测方法;最后设计利用9轴MEMS惯性传感器的试验方案对正常及故障状态进行监测,验证方法的可信度。     

重型汽车与路面的耦合作用研究

汽车采用七自由度整车模型,公路路面和路基用粘弹性地基上四端简支双层薄板模拟,建立了三维汽车-路面-路基耦合模型.利用Galerkin法和快速积分法得到了系统的动态响应,并比较了车路耦合模型与传统汽车、路面模型的计算结果,分析了车路耦合作用对车体加速度、悬架变形、轮胎力和路面振动位移的影响.研究发现,车路耦合作用不可忽视,有必要基于车路耦合模型对汽车和路面的动态响应进行同时求解.     

基于准零刚度隔振器的车-座椅-人耦合模型动态特性研究

准零刚度隔振器能克服线性被动隔振器中存在的降低固有频率与提高承载力之间的矛盾,将准零刚度隔振器运用到汽车座椅的隔振中,建立了考虑准零刚度隔振器的8自由度车-座椅-人耦合动力学模型,采用数值法分析了此耦合动力学模型在受到路面冲击激励及随机激励下的动态特性。结果表明,当采用准零刚度隔振器作为汽车座椅悬架时,整车乘坐舒适性得到有效改善,汽车悬架行程及座椅行程在允许的行程取值范围内。研究内容对将准零刚度隔振器设计成汽车座椅悬架具有理论指导意义。     

坐姿人体四自由度动力学模型研究——集中参数模型及其在汽车乘坐舒适性研究中的应用

进行坐姿人体动力学研究对提高应用系统的研发效率具有重要意义。为进一步提升坐姿人体四自由度集中参数模型动力学响应性能,提出了一种坐姿人体四自由度集中参数模型。基于多目标函数协调优化原理,进行了模型参数辨识,并与经典的四自由度集中参数模型进行了对比和分析。基于提出的模型,建立一种"人-椅-车"七自由度模型。完成了汽车在不同行驶路面情况下坐姿人体的动力学响应的仿真实验,利用均方根加速度对坐姿人体的动力学响应进行了量化分析和评价。研究结果表明,进行基于非支配排序的带有精英策略的多目标优化算法(NSGA-Ⅱ)的坐姿人体四自由度集中参数模型多函数协调优化方法切实可行。提出的模型能够更加有效地描述坐姿人体动力学响应,可以有效用于载运工具乘坐舒适性(行驶平顺性)研究工作。     

采用直线电机的馈能悬架控制系统设计与馈能分析

为了实现悬架的主动减振及能量回收,将直线电机作为汽车主动悬架的作动器。设计了基于整车的主动悬架控制系统,控制直线电机根据路面激励输出相应主动力,同时根据直线电机的不同模式对其能量进行管理控制。采用七自由度整车模型进行仿真,结果表明所设计的控制系统能有效的改善车辆的舒适性,并且当阻尼系数选择恰当的情况下能够进行能量回馈。     

过桥汽车振动响应影响因素分析

为了分析汽车-桥梁系统参数变化对过桥汽车振动响应的影响规律,将桥梁等效为正交异性板,将汽车等效为7自由度39参数三维模型,用Newmark方法求解车桥耦合振动方程得到汽车各自由度的动力响应.在数值模拟中研究了桥上路面不平顺、桥梁损伤、汽车参数和汽车行驶速度变化对汽车振动响应的影响规律.     

随机激励下汽车非线性悬架系统的混沌研究

研究了具有迟滞非线性特性的单自由度悬架模型在随机激励下的混沌运动。运用随机梅尔尼科夫(Melnikov)方法,推导并得到有界噪声激励下系统在均方意义下发生混沌运动的临界条件,讨论了悬架迟滞参数对系统混沌运动的影响,并运用庞加莱截面、功率谱和最大李雅普诺夫指数(LLE)进行了数值验证,研究表明,悬架系统存在混沌运动。分析了C级路面激励下,汽车单自由度悬架迟滞非线性系统的随机响应,并运用庞加莱截面、功率谱和最大李雅普诺夫指数进行了数值模拟,揭示了此类系统在随机路面激励下发生混沌运动的可能性。     

磁流变车辆悬架系统的混沌振动分析

针对双自由度1/4车辆模型,采用磁流变阻尼器(MRD)的滞环阻尼力-速度(F-v)模型,建立磁流变(MR)悬架系统的动力学方程。分别研究了系统在简谐路面作用下随激励频率、激励幅值的分岔特性,并利用相平面图、Poincaré截面和功率谱等详细描述了通向混沌振动的路径。同时,结合MR悬架系统半主动控制原理,进一步探讨了悬架系统在低频段和中频段内对控制电流的敏感性。研究结果表明:MR悬架系统运动状态易受到路面激励频率和幅值的影响,但对MRD控制电流的变化并不敏感,可以通过完善控制器设计来有效抑制MR悬架系统混沌振动的发生。     

并联式六维加速度传感器的解耦参数辨识及其扰动分析

针对并联式六维加速度传感器的强非线性耦合特性,从解耦方程出发,构建了一种能够适应不确定性扰动的参数辨识模型。通过输入项的坐标反变换,得到了输入、输出项在载体系内的线性映射,据此提炼出13个参数项。定义并计算参数项对输入项的影响系数矩阵,确定了两者之间的敏感性以及参数项的优化依据。通过参数分离和运动分解,构造了3个稳定的辨识方程,据此提出一种参数辨识算法。运用算子范数理论剖析辨识方程自身的性态,揭示出,影响辨识误差的关键要素为输入矩阵的条件数,故理论上存在最优输入项。辨识结果与仿真数据吻合得较好,表现为,当外界扰动不超过1%时,参数误差小于0. 88%。实验室条件下,参数辨识后的传感器样机在1分钟内的测量误差为8. 42%,基本满足工作要求。     

路面多种激励下汽车运输包装产品动态响应的数值仿真

为果蔬等产品在汽车运输中的疲劳损伤度计算提供依据,以4自由度汽车振动系统为基础,建立了路面脉冲激励和路面位移随机激励共同作用下的车辆-包装件动力学模型,并且推导了其相应的动力学方程.讨论了路面位移随机激励的时域模型并对其B级公路路面不平度进行仿真.结合一个工程实例,在B级公路路面位移随机激励和路面脉冲激励共同作用下,利用Newmark和Runge-Kutta数值积分方法分别对车身的响应和对包装产品的动态响应进行数值仿真.     

受路面随机激励作用车室低频耦合轰鸣声分析

为分析车室受路面随机激励作用产生的低频轰鸣声,采用白噪声过滤方法模拟路面随机激励,建立路面随机激励时域模型,根据拉格朗日原理建立整车七自由度振动动力学模型,利用Matlab建立受路面随机激励作用引起的悬架激励力仿真模型,并通过快速傅里叶变换得到悬架激励力幅频谱。利用Hypermesh建立车身结构有限元模型和空腔声场有限元模型,分别利用Nastran、Virtual.Lab计算车身结构模态和空腔声场模态,并采用模态叠加法计算声固耦合系统模态,最后施加悬架激励力载荷进行基于模态的耦合声学响应分析。分析结果表明:在频率20 Hz~50 Hz范围内,路面随机激励对车室低频耦合轰鸣声的贡献较大,以结构变形为主的耦合系统模态,受路面随机激励作用极易使车室空腔出现低频耦合轰鸣声。     

2杆轮式悬架移动刚体机械手动力学瞬态稳定性研究与仿真

研究了2杆轮式悬架移动刚体机械手(平面)在其末端执行器跟踪给定轨迹工况下的动力学瞬态稳定性.在进行系统动力学模型分析的基础上,综合考虑了轮胎与路面作用力,给出了系统瞬态动力学稳定性评价准则,并进行了数值仿真,仿真结果真实反映了系统在执行任务时动力学瞬态稳定性分布情况及悬架对系统整体稳定性的影响.该准则适用于移动机械手轨...     

汽车磁流变半主动悬架系统的联合模态控制

提出了带有4个磁流变可控阻尼器的汽车半主动悬架的7＋k自由度动力学模型及其闭环控制方程,基于此模型,用2个可控阻尼器对系统的两个最大的模态实施独立模态控制,而另外两个可控阻尼器则对其余的模态实施耦合模态控制,并实时地根据传感器所获得的相关信息提取系统的模态坐标,实时跟踪最大模态,切换主控模态,并对其实施独立模态控制.这种独立/耦合模态联合控制方法,可以较好地发挥独立与耦合模态控制的优点而避免其缺点.仿真实例证实了独立/耦合模态联合控制具有比单独采用独立模态控制及耦合模态控制时更好的控制效果.