遗传算法优化的非线性悬架系统仿真研究

以四分之一汽车模型为研究对象,通过线性减振弹簧构建非线性Duffing振子,提出一种切实可行的非线性悬架系统构建方法。利用增维精细积分法求解非线性悬架系统动力学模型;以车身总加权加速度均方根值最小为优化目标,汽车偏频取值为约束条件,建立非线性悬架系统的优化模型,引入遗传算法,确定非线性悬架最优的弹簧刚度和阻尼系数;进行SIMULINK仿真,对比非线性悬架系统相与传统线性悬架系统的减振效果,进一步证明了所构建的非线性悬架系统的可行性和优越性,为非线性悬架方面的研究提供了一种新方法。     

聚焦车用橡胶空气弹簧悬架新技术

车用橡胶空气弹簧悬架是连接车辆车身和车轮之间一切传力装置的总称,当车辆在不同路面上行驶时,由于悬架系统实现了车身和车轮之间的弹性支承,有效地降低了车身与车轮的振动,从而改善了车辆行驶的平顺性和操纵稳定性。综述了车用橡胶空气弹簧悬架系统的功用与应用范围,介绍了车用橡胶空气弹簧悬架系统的种类和特点,分析了车用橡胶空气弹簧悬架的性能特点,研究了橡胶空气弹簧悬架的结构原理,指出了车用橡胶空气弹赞悬架技术发展趋势。     

汽车非线性悬架最优控制的研究

建立了车辆两自由度非线性动力学模型及包含悬架刚度立方非线性的运动微分方程,运用Runge-Kutta方法求出了被动悬架与半主动悬架系统对水泥路面、搓板路面、卵石路、鱼鳞坑路4种路谱的响应,采用模拟计算法得出车身竖直振动加速度的均方根值,并将被动悬架与半主动悬架系统的响应进行比较,在振动舒适度改进的同时,悬架弹簧的变形量增大,因此应该合理选择系统参数为汽车的动态设计提供了理论依据.     

非线性弹簧汽车悬架动态特性研究

详细研究了非线性弹簧汽车悬架系统的动态特性,用变刚度弹簧代替定常刚度弹簧可明显改善车辆的乘坐舒适性,提高悬架系统的性能价格比,为反映实车工况,着重讨论了在随机路面激励下变刚度弹簧悬架簧载质量的动态响应特性。数值仿真研究结构表明,在悬架系统中选用合适的变刚度弹簧能有效改善乘坐舒适性,由于非线性弹簧悬架没有固有频率,因此避免了在外界激励下发生共振的危险,同时由于在较大变形下悬架“变硬”,可以在一定程度上改善操纵稳定性。     

非线性汽车悬架系统建模与仿真研究

详细研究了传统非线性弹簧悬架、半主动悬架和非线性悬架的动态特性。在建立其动力学模型的基础上,利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真,给出了仿真模型。其中对于非线性弹簧悬架采用摄动法进行求解。最终的数值仿真结果表明,悬架系统选用合适的非线性弹簧模型比采用线性模型更符合实际。而采用相对控制的半主动悬架可以获得更好的行驶平顺性和乘坐舒适性。     

对分数阶非线性悬架的遗传优化PIλDμ控制

针对由分数阶磁流变阻尼和非线性弹簧组成的复杂车辆悬架系统进行减振控制研究。首先建立1/4车辆二自由度非线性悬架数学模型,然后结合分数阶微积分理论,设计PI~λD~μ控制器,采用遗传算法在线整定分数阶PID控制器参数,其中以车身垂直加速度、悬架动位移和轮胎动变形为优化指标建立适应度函数。同时在Matlab/Simulink中对非线性悬架分别进行分数阶PID控制、整数阶PID控制与被动悬架的性能对比仿真实验。结果表明,以遗传算法在线整定的分数阶PID控制器与被动悬架和整数阶PID控制的悬架相比减振效果更好,说明在既含有分数阻尼器又含有非线性弹簧时,其对悬架进行控制是有效的。     

汽车半主动悬架的非线性动力学分析

基于弹簧、减振器及轮胎的非线性方程,运用现代非线性动力学理论,对双质量块形式的悬架模型进行了稳定性分析。根据Hurwitz代数判据,使用MATLAB软件计算得到悬架系统的双Hopf分岔;依据中心流形理论,将系统降至二维,并利用李雅普诺夫第一运动稳定性定理,判定系统的稳定性。最后,得到簧载质量、非簧载质量的时域响应及相图,验证了计算过程及结果的正确性,为半主动悬架系统的设计及控制提供了数据支持。     

关于油气弹簧气体初始压力优化设定的分析

油气弹簧集弹性元件和阻尼元件于一体,以惰性气体为弹性介质,因单位质量储能比大,从而使车辆固有振动频率低,减振和缓冲性能好,并且具有优越的非线性弹性特性,能够满足工程越野车辆的平顺性要求。相比于其他类型的悬架系统,油气弹簧采用的油气悬架系统具有非线性可变刚度、结构紧凑和可调节车姿等显著特点,是一种性能比较理想的悬架系统。本文对某型越野车悬架系统中油气弹簧气体初始压力进行了计算和分析,并将计算结果应用到试验中,然后通过对气体初始压力的调整,使油气弹簧得到较低的固有频率,以易于实现对车身高度的调节,这些优点使其在越野汽车上有较好的应用前景。     

工程车辆油气悬架参数化建模与幅频特性分析

为了测试某工程车辆油气悬架系统螺旋弹簧和油气弹簧的综合刚度及分析车身幅频特性的主要影响因素,设计了减震器试验台,根据质量集中原则和牛顿定律,建立了基于实验的1/4油气弹簧悬架非线性振动模型。运用泰勒展开和谐波平衡法相结合的方法将系统方程转化为非线性代数方程组,求得了系统近似稳态解,其结果与龙格库塔法求解较为接近,在此基础上分析了影响车身幅频特性的主要因素。结果表明,氮气初始气压、路面激励幅值、质量比和轮胎刚度的变化对车身共振频率的影响较小,但对车身振幅有较为明显的影响。具体表现为氮气初始气压、路面激励幅值和质量比的增大使车身振幅加大,轮胎刚度的增大不仅使车身振幅增大,还增加了车身达到稳态振动的时间。     

车辆悬架系统非线性阻尼匹配研究

悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称,是现代汽车上重要的总成之一,其性能对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性具有重要影响。汽车悬架的性能不仅取决于悬架的结构形式,更重要的是取决于悬架系统参数及其匹配。减振器各阻尼阀的参数往往是根据减振器阻尼分段线性速度特性曲线确定的。基于二自由度1/4悬架振动模型,利用MATLAB/Simulink建立阻尼非线性的系统仿真模型,研究在随机路面激励下减振器阻尼分段线性三级控制各目标参数对车辆性能的影响,为车辆悬架系统非线性阻尼匹配提供理论依据。     

非线性车辆悬挂系统的振动特性研究

针对非线性弹簧与阻尼的车辆悬挂系统,建立了两自由度系统模型的非线性运动微分方程,研究了单频余弦激励情况下的主共振。运用商伦分析方法求出了系统的幅频。向应特性,分析了轨道激励幅值与非线性因素对车辆共振曲线的影响。通过与数值仿真对比,验证了同伦分析方法对于求解一类两自由度受迫运动方程的有效性。     

汽车分段线性悬架系统的运动稳定性分析

运用稳定性理论,针对由1/4车体建立的分段线性汽车悬架系统的运动微分方程,分析了其周期解的运动稳定性,得到了共振响应的稳定区域。并分析了车辆在行驶过程中随外激振频率以及外激振力变化的运动特性。讨论了非线性弹簧刚度、缓冲簧间隙等参数对周期解稳定性以及汽车分段线性非线性悬架的运动稳定性的影响。为汽车悬架系统振动的参数识别,优化设计和合理控制提供了理论依据。     

液压缸非线性约束下的轧机辊系振动行为

以四辊板带轧机为例,分析液压压下缸及弯辊缸在轧机辊系振动时表现出的分段弹性力和摩擦力两种非线性约束,建立液压缸非线性约束作用下的轧机辊系振动模型,并采用平均法求得振动系统的幅频响应。通过比较两种非线性作用下辊系振动速度和振动幅值的仿真曲线,研究辊系受分段弹性力和摩擦力影响时的行为特性。取不同分段弹性力和摩擦力,仿真分析两种非线性因素分别对轧机辊系幅频特性的影响规律。结果表明,轧机辊系振动速度受分段弹性力大小影响,系统不稳定频率区域随分段弹性力增大而变宽;摩擦力较小时,对辊系振动行为影响表现为阻尼特性,较大时,摩擦力的非线性成为影响辊系振动行为的主要特性。该结论为轧机辊系振动控制提供了理论参考。     

多非线性弹性约束下轧机辊系振动特性

考虑四辊轧机在轧制过程中液压压下缸和平衡缸的非线性弹性约束作用,建立轧机辊系的多分段非线性动力学方程。运用平均法求解系统的频率响应方程,并采用奇异性理论分析系统的分岔行为,得到系统的转迁集以及6组不同的分岔图。以轧机实际参数为例,分析各非线性参数对系统幅频特性曲线的影响,发现系统幅频曲线在各分段处具有向高频段拐弯的特性,适当选取系统参数可有效减小这种行为的发生,这为抑制轧机辊系振动提供了理论参考。     

软式非线性同步振动沉桩系统的动力学分析

对软式非线性同步振动沉桩系统进行动力学特性研究。首先,建立同步振动沉桩系统的软式非线性振动模型,采用一次近似解的幅频特性方程判定系统周期解稳定性问题;然后,利用选取的参数分析系统幅频特性关系,并且根据幅频特性曲线确定系统多解处的稳定解问题,以及讨论沉桩系统参数(激振频率、土的刚度和阻尼、激振器的偏心距等)对系统动力学特性的影响;最后,基于Matlab/Simulink采用四阶龙格-库塔法运算程序进行数值仿真确定系统周期解稳定性。通过理论和仿真系统地分析了系统周期解的稳定性特性,以及系统各参数对系统周期解的影响。     

热连轧机工作辊水平-垂直非线性振动特性及抑制

基于振动情况下轧制界面水平-垂直方向摩擦力模型和动态轧制力模型,考虑轧机的结构和工作辊轴承座与牌坊立柱间的摩擦力等因素的影响,建立了热连轧机工作辊水平-垂直系统的非线性振动模型。运用平均法求解得到幅频特性方程,分析外扰力和非线性参数等因素对系统幅频特性的影响,为抑制轧机工作辊水平-垂直振动提供理论指导。通过分析李雅普诺夫指数和位移分岔图,发现系统随外扰力幅值变化表现出周期、倍周期和混沌等不同运动状态。最后,通过分析工作辊轴承座与牌坊立柱间有无衬板间隙这两种情况下的幅频特性及衬板间隙对系统振动的影响规律,提出一种抑制工作辊水平振动和垂直振动的方法,仿真和实验结果均表明该方法有效。     

液压缸非线性弹簧力下的轧机特性及控制

建立了非线性弹簧力约束作用下的轧机辊系振动模型,采用平均法求得轧机辊系的幅频响应方程。仿真分析了不同非线性弹簧力和活塞杆初始位移的幅频特性曲线,以及系统分岔响应随外激励幅值的变化规律。引入吸振器控制装置,比较了吸振器加入前后的时域曲线和幅频曲线,仿真分析了吸振器质量、弹簧力和摩擦力对幅频曲线的影响。研究结果表明：非线性弹簧力和外激励都会改变轧机辊系振动特性的规律,吸振器的控制效果与吸振器质量、弹簧力和摩擦力有关。     

铰接车橡胶弹簧悬挂系统非线性特性建模分析

橡胶弹簧悬挂系统结构简单减振性能良好,在非公路车辆、大型载重车辆和工程车辆中有广阔的应用前景。对铰接式自卸车悬挂系统进行了研究,对前悬沙漏式橡胶弹簧、后悬的复合橡胶弹簧等进行静、动态实验及分析,在试验的基础上,基于有限元方法对橡胶弹簧的非线性刚度特性进行理论建模与分析,并分析橡胶弹簧结构参数对其刚度特性的影响。对其非线性刚度进行分析,对比分析表明模型仿真与试验分析结果曲线具有一致性,表明所用理论方法和所建模型的准确性;采用非线性有限元接触模型对橡胶弹簧特性进行分析,可有效提高分析的时效性;橡胶弹簧的静态特性试验研究表明,结构的刚度与系统的载荷呈现正相关特征;橡胶弹簧的动态特性试验研究表明,其动刚度和阻尼损耗因子与振动频率和振幅有很大的关系;试验结果和分析模型可作为设计选用橡胶弹簧的依据。     

磁电弹薄板的非线性主共振

针对磁电弹性薄板,结合大挠度板理论,考虑几何非线性,建立了非线性无阻尼强迫振动的数学模型,应用改进的L—P法,对非线性无阻尼强迫振动问题进行求解,得到薄板稳定状态下的幅频响应方程,数值模拟了不同情况下系统的幅频响应曲线图。通过比较分析得出：板的厚度、外激励力、参数e的不同取值以及压电材料BaTi03、压磁材料CoFe204及磁电弹材料BaTi03／CoFe204与Terfenol—D／PZT均会对系统的幅频响应曲线产生影响,主要表现为对系统主共振区间,弹簧软硬特性,幅值跳跃现象的影响。这些结论在理论上可以更好地指导工程结构的设计。