自供能量式磁流变半主动悬架特性研究

为了克服磁流变半主动悬架耗能大的缺点,提出了一种自供能式磁流变半主动悬架结构。分别建立了磁流变减振器和直线电磁线圈数学模型,分析得出了半主动悬架能够实现能量自供给的必要条件,对该磁流变半主动悬架动态性能和自供能效果进行了仿真分析。结果表明,该磁流变半主动悬架在天棚控制下簧载质量加速度下降26.2%,悬架动挠度下降10.8%,轮胎动载荷下降13.3%;能够实现能量自供给,馈能效率为13.6%。     

多级可调阻尼半主动空气悬架的天棚控制研究

以某重卡汽车阻尼多级可调的电子控制空气悬架系统为研究对象,基于Matlab/Simulink模块分别建立1/4车辆悬架系统模型、理想天棚和实际天棚控制模型,给出阻尼可调的天棚控制器设计方法。该方法分析车身加速度az、悬架动挠度f_d和轮胎动载荷t_l随阻尼系数的变化规律,对该车辆悬架系统的平顺性(a_z,f_d)和道路友好性(t_l)目标进行加权优化处理,得到不同控制策略下使悬架获得最优综合性能的悬架阻尼系数。仿真结果表明:采用优化后的天棚阻尼控制器能够有效改善车辆平顺性和道路友好性。     

馈能悬架BP神经网络PID控制研究

为使主动悬架能回收振动能量,建立了二自由度电磁式馈能悬架系统模型,设计了基于BP神经网络算法的PID控制器,对电路执行PI控制,以调节主动控制力的实际输出,以悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移作为车辆动力学性能的评价指标,以自供能效率、馈能效率分别作为悬架能量利用与回收的评价指标,利用MATLAB/Simulink软件进行仿真分析。结果表明,通过PI控制电路输出的主动控制力的实际值与理想值基本一致;基于BP神经网络PID控制的馈能悬架在不同输入条件下均能有效改善车辆性能;并且该系统能回收部分悬架振动能量,其中自供能效率稳定在约55%,馈能效率稳定在约16%。     

车辆电动静液压主动悬架内模PID控制研究

为了降低响应时间对基于电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)的主动悬架动态性能的影响,设计了EHA主动悬架的内模PID控制器。建立了EHA作动器的动态数学模型,在对作动器高阶模型进行一阶简化的基础上,设计了内模控制器;通过对该控制器进行泰勒级数一阶展开,导出了PID控制器的参数表达式,并整定了PID参数。搭建了EHA主动悬架的内模PID控制仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,内模PID控制能使EHA作动器输出的主动力在响应时间上得到较好的控制,明显改善了主动悬架的动态性能。     

车辆磁流变半主动悬架滑模变结构优化控制

对悬架系统所用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,利用Levenberg-Marquardt优化算法对磁流变可调Sigmoid模型进行参数辨识,运用最小二乘法对辨识的参数进行拟合;基于天棚阻尼系统,设计了四分之一车辆悬架系统滑模控制器;采用极点配置法确定切换面参数,使用饱和函数代替符号函数,缓解滑模控制系统抖振问题,运用模糊控制、RBF神经网络对半主动悬架滑模控制器进行优化;以随机路面激励作为输入,分别对模糊控制、RBF神经网络优化的滑模控制器半主动悬架进行仿真分析.仿真结果表明:该优化算法辨识的可调Sigmoid模型具有良好的控制性能,利用该模型可实现对阻尼力的准确控制,所设计的RBF优化滑模控制器具有比模糊滑模控制器更优异的性能.     

电动静液压作动器主动悬架力跟踪控制研究

建立了1/4主动悬架和EHA主动悬架系统的数学模型,分析了EHA作动器中的无刷直流电机对该系统的影响。提出了一种基于主环LQG理想力控制器和内环电机电流控制器组成的力跟踪控制策略,设计了EHA主动悬架硬件控制器,并进行了仿真和台架试验。结果表明,力跟踪控制能够使电机输出的实际主动力接近理想主动力,改善了EHA主动悬架的动态特性,验证了所设计的控制策略和硬件控制器的可行性。     

基于车载导航的半主动悬架路况协调控制

难以获得路况信息是影响半主动悬架控制性能的重要因素。进行了依据车载导航系统探测和记忆路况信息,半主动悬架据此信息提前切换到相应控制策略或阻尼的初步研究。设计了半车天棚控制器,在随机路面采用天棚控制,当导航仪探测到前方障碍时,则提前通知悬架控制器切换到小阻尼状态,从而降低振动的峰值,提高行驶的平顺性。仿真计算证明了这种思路的有效性。研制了车载导航系统并设计了路况等级探测和记忆查找的策略,实车试验取得了和仿真相近的效果。     

一种馈能型混合悬架的多模式协调控制

为了有效控制车辆悬架振动及回收振动能量,提出了一种基于滚珠丝杠式作动器和磁流变减振器的车辆馈能型混合悬架结构。建立了1/4车辆2自由度混合悬架动力学模型,分析了混合悬架的主动控制模式和具有电磁阻尼力反馈调节的半主动控制模式,设计了混合悬架多模式协调控制器,并利用MATLAB/Simulink软件对混合悬架多模式协调控制的动态性能、悬架系统的自供能进行了仿真分析,开展了混合悬架台架试验研究。仿真和试验结果表明：与被动悬架相比,随机路面谱输入条件下混合悬架的簧载质量加速度均方根减小了30%以上,混合悬架减振效果显著。     

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%。     

车辆半主动悬架分数阶天棚阻尼控制器设计

为研究分数阶微积分在车辆半主动悬架控制中的应用效果,以某重载车辆空气悬架系统为研究对象,建立2自由度1/4车辆动力学控制方程,构建分数阶天棚阻尼控制器模型,讨论微分算子和阻尼系数对控制系统的影响。采用Oustaloup算法来模拟分数阶微积分,得到可在Matlab/Simulink中使用的控制器模型,并对该系统进行了仿真分析。结果表明:在不同路面激励下,在车身加速度和轮胎动载荷控制中,分数阶天棚阻尼控制优于整数阶天棚阻尼控制,被动悬架最差;而在悬架动挠度控制上,整数阶天棚控制最优,分数阶天棚次之,被动控制最差;从综合性能指标来看,分数阶天棚阻尼控制策略更能有效地抑制车身共振,提高驾乘舒适性和安全性。