汽车七自由度主动悬架时域响应与仿真

建立了汽车七自由度主动悬架整车模型,结合模糊控制与PID控制技术,研究不同路面激励下主动悬架的时域响应。设计了以前、后悬位置处车身垂直振动速度为控制量,以主动控制力作为输出变量的参数自调整模糊PID控制器。以C级路面四轮时域相干白噪声随机信号为输入,应用Simulink对控制器进行了仿真模块设计,同时也针对脉冲及正弦波信号路面激励下的时域响应进行了验证。结果表明:基于不同的路面激励,该控制方式可明显减小整车车身垂直振动加速度、俯仰与侧倾角加速度等指标,优于其他控制方式,说明该方法在改善汽车行驶平顺性方面具有较好的控制效果,对于深入研究悬架性能优化具有重要参考价值。     

基于虚拟试验场技术的汽车平顺性仿真分析

基于虚拟试验场(VPG)技术进行汽车平顺性仿真.建立了整车多体动力学虚拟仿真模型和随机输入路面模型,利用LS-DYNA对仿真结果进行计算,得到时域信号下的车身加速度曲线和频域信号下的车身加速度功率谱,采用总加权加速度均方根值法分析试验结果,并通过改变悬架刚度和阻尼大小,研究悬架系统对汽车平顺性影响,进一步对仿真车辆的平顺性进行评价.试验结果表明,基于VPG技术进行汽车平顺性仿真能够真实地反映实车试验工况,分析结果准确、可靠.     

滚珠丝杠式馈能悬架的平顺性仿真分析

利用AMESim软件对汽车传统悬架和滚珠丝杠馈能式悬架系统进行建模。通过阶跃信号和随机不平路面两种激励振动仿真试验,得到车身垂直方向的位移和加速度响应特性曲线。并对两种悬架的仿真结果对比分析,证明馈能悬架的平顺性、阻尼特性和馈能能力的优势。仿真结果也为以后馈能式汽车悬架系统的研究及优化设计提供了新的理论依据。     

越野车半主动悬架的变论域模糊PID控制

为了改善半主动悬架的控制效果,利用变论域理论对模糊PID控制器的输入论域和输出论域进行调节。根据阻尼可调两级压力式油气悬架的力学特性,建立半车半主动悬架动力学模型,在MATLAB/Simulink中构建半车半主动悬架控制模型,以冲击路面和随机路面作为输入激励进行仿真。结果表明,不同路面激励下,变论域模糊PID控制悬架和模糊PID控制悬架的减振效果均明显好于被动悬架,在冲击路面激励下的减振效果较好。冲击路面激励下,相较于模糊PID控制悬架,变论域模糊PID控制悬架的前、后车身垂直加速度和车身俯仰角加速度均方根分别减小30.89%,34.36%,37.00%,车身动挠度均方根比较接近,进一步提高了越野车的行驶平顺性。     

汽车主动悬架单神经元PID控制器设计

悬架系统对汽车乘坐舒适性和操纵稳定性的改善起着重要的作用。为提高汽车行驶的平顺性,设计了单神经元PID控制器,并利用人工蜂群算法在线优化单神经元PID控制增益。以车身垂直加速度、轮胎动位移、悬架动行程为评价指标,研究控制器的减振效果和当路面输入改变、模型参数变化时的适应性,对1/4汽车主动悬架模型进行仿真了分析。结果表明:基于蜂群的单神经元PID控制器有效地降低了车身垂直加速度,且有较强的鲁棒性,进一步提高了汽车行驶的平顺性。     

汽车主动悬架自适应模糊PID控制研究

为改善汽车行驶平顺性,建立了简化的1/4车二自由度汽车主动悬架模型,提出了主动悬架自适应模糊PID控制方法。该方法中PID控制器以车身垂直速度的误差为控制参量,将车身垂直速度误差及误差变化率作为模糊控制器的输入变量,对PID控制器参数进行在线自调整。以C级路面白噪声随机信号为输入,利用MATLAB/Simulink对自适应模糊PID控制器进行了仿真,结果表明:自适应模糊PID在车身垂直速度、加速度及轮胎动载荷等控制方面明显优于被动悬架及传统PID控制,说明该法具有较好的控制效果和鲁棒性。     

基于ADAMS/Car ride的轿车平顺性仿真分析

以分别基于双叉臂式和麦弗逊式独立悬架为前悬架的某两轿车为研究对象,运用机械系统动力学仿真软件ADAMS/Car ride模块建立了包括前后悬架、轮胎、车身和转向系等子系统在内的整车仿真模型;基于Sayers数字模型生成B级随机输入路面,按照国家标准进行随机输入路面汽车平顺性仿真。通过计算随机输入下汽车总加权加速度均方根值,对两轿车的平顺性进行对比评价。结果表明:B级随机输入路面下前后悬架均为双叉臂式的轿车具有较好的平顺性,对轿车悬架系统的开发和轿车乘坐舒适性的改进设计提供了理论依据。     

基于ADAMS的汽车主动悬架虚拟实验台的设计

基于ADAMS/View建立了1/4汽车麦弗逊悬架模型,并运用ADAMS/Hydraulic模块,建立了主动悬架的液压伺服系统,设计了汽车主动悬架虚拟实验台。以阶跃输入、模拟路面输入和随机路面输入作为激励,对比分析了汽车主动悬架系统在理想控制力和液压伺服作用力作用下采用PID控制器的控制效果,以验证汽车主动悬架虚拟实验台的有效性。仿真结果表明,基于ADMAS的汽车主动悬架虚拟实验台,其跟随理想控制力的能力较强;与被动悬架比较,其车身的垂直加速度、悬架变形和车轮动载荷都明显降低,控制效果好。     

PID-Fuzzy混合控制汽车主动悬架

建立了一个基于PID-Fuzzy混合控制的汽车主动悬架系统模型。该模型是一个四自由度的线性系统,受到了路面的不规则激励。主动控制是PID控制和模糊控制两种控制方法的叠加。PID控制使用车身的垂直加速度作为输入变量,模糊控制作为PID控制的补充,以车身旋转角加速度和旋转角速度作为输入变量。仿真结果显示文章提出的主动悬架系统对于车身的减振是非常有效的。     

车辆电液主动悬架智能控制研究

建立悬架系统和电液伺服作动器数学模型,分别在正弦信号激励和随机路面激励下,设计最优控制器,在MATLAB/simulink里搭建仿真模型进行数值仿真。仿真结果表明:最优控制的电液主动悬架系统对由路面输入引起的振动能有效抑制,车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷与被动悬架相比分别降低20%~55%、25%~44%、0%~54%,车辆行驶平顺性和操纵稳定性得到很大改善,验证了控制器的性能。     

Skyhook-based semi-active control of full-vehicle suspension with magneto-rheological dampers

The control study of vehicle semi-active suspension with magneto-rheological (MR) dampers has been attracted much attention internationally. However, a simple, real time and easy implementing semi-active controller has not been proposed for the MR full-vehicle suspension system, and a systematic analysis method has not been established for evaluating the multi-objective suspension performances of MR full-vehicle vertical, pitch and roll motions. For this purpose, according to the 7-degree of freedom (DOF) fullvehicle dynamic system, a generalized 7-DOF MR and passive full-vehicle dynamic model is set up by employing the modified Boucwen hysteretic force-velocity (F-v) model of the MR damper. A semi-active controller is synthesized to realize independent control of the four MR quarter-vehicle sub-suspension systems in the full-vehicle, which is on the basis of the proposed modified skyhook damping scheme of MR quarter-vehicle sub-suspension system. The proposed controller can greatly simplify the controller design complexity of MR full-vehicle suspension and has merits of easy implementation in real application, wherein only absolute velocities of sprung and unsprung masses with reference to the road surface are required to measure in real time when the vehicle is moving. Furthermore, a systematic analysis method is established for evaluating the vertical, pitch and roll motion properties of both MR and passive full-vehicle suspensions in a more realistic road excitation manner, in which the harmonic, rounded pulse and real road measured random signals with delay time are employed as different road excitations inserted on the front and rear two wheels, by considering the distance between front and rear wheels in full-vehicle. The above excitations with different amplitudes are further employed as the road excitations inserted on left and right two wheels for evaluating the roll motion property. The multi-objective suspension performances of ride comfort and handling safety of the proposed MR full-vehicle suspensi     

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。     

基于半车模型的两级串联型ISD悬架性能分析

基于"惯容—弹簧—阻尼"机械系统与"电容—电感—电阻"电子系统之间严格的对应相似关系,根据级联滤波的基本原理,以并联的弹簧和阻尼为第一级,并联的惯容器、弹簧和阻尼为第二级,构建一种两级串联型"惯容—弹簧—阻尼"车辆悬架系统。建立悬架的半车模型,分析随机和脉冲激励下悬架系统的综合性能,探讨第二级弹簧刚度对系统性能的影响。结果表明,与传统悬架相比,两级串联型"惯容—弹簧—阻尼"悬架系统具有良好的动态性能,车身质心垂直加速度、车身俯仰加速度、前轮胎动载荷、后轮胎动载荷功率谱密度低频峰值分别减小了81%、81%、79%、82.8%,有效抑制了车身共振,明显改善了车辆的乘坐舒适性,协调了平顺性与安全性之间的矛盾。     

基于模糊PID算法的汽车半主动悬架振动控制

选择了某微型汽车悬架的磁流变减震器为研究对象,运用汽车动力学理论建立了1/4汽车半主动悬架控制系统动力学模型,基于模糊PID控制算法设计了模糊PID控制器.车辆在不同路面输入谱和不同行驶速度下,以悬架的簧载质量加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷3个基本参数来表征磁流变半主动悬架系统的振动特性,运用Matlab/Simulink软件对该悬架系统进行仿真研究,仿真结果表明,当汽车在不同等级的路面上行驶时,随着车速的提高,采用模糊PID控制半主动悬架汽车的簧载质量加速度和悬架动挠度的幅值相对于被动悬架均明显减小,表现出了良好的控制效果.轮胎动载荷与被动悬架的幅度大体相当,偶尔还比被动悬架幅值高,但综合来看,模糊PID控制器能更好地减小汽车振动,进一步提高汽车的乘坐舒适性.结果同时也说明了模糊PID控制具有很好的鲁棒性.采用磁流变减振器的半主动悬架系统有效地改善了汽车乘坐舒适性和操纵稳定性.     

货车传动系统扭转疲劳载荷仿真

针对货车非线性悬架系统，提出了一种确定货车传动系统扭转疲劳载荷的模拟方法。建立了4自由度双轴货车振动模型，以标准路面功率谱反推算法得到路面不平度为随机输入，用MATLAB／Simulink仿真计算得到车轮上的垂直随机动载荷，并将其转化为驱动轮上的扭转载荷。计算载荷可以用来编制货车传动系统扭转疲劳试验载荷谱、估计零部件的疲劳寿命。     

七自由度主动空气悬架最优控制的研究

在深入研究空气悬架特性的基础上,应用汽车系统动力学理论建立了新型七自由度主动空气悬架整车模型。控制方法是整个主动空气悬架控制技术的核心,对主动空气悬架的特性有着举足轻重的影响。根据二次型最优控制器的设计原理设计了主动空气悬架二次型最优控制器(LQR),同时建立了随机路面的四轮输入模型。仿真结果表明:与被动空气悬架相比,最优控制的主动空气悬架能有效控制车身垂直加速度、车身侧倾角加速度和车身俯仰角加速度。     

Estimation of Road Friction Coefficient in Different Road Conditions Based on Vehicle Braking Dynamics

The accurate estimation of road friction coefficient in the active safety control system has become increasingly prominent. Most previous studies on road friction estimation have only used vehicle longitudinal or lateral dynamics and often ignored the load transfer, which tends to cause inaccurate of the actual road friction coefficient. A novel method considering load transfer of front and rear axles is proposed to estimate road friction coefficient based on braking dynamic model of two-wheeled vehicle. Sliding mode control technique is used to build the ideal braking torque controller, which control target is to control the actual wheel slip ratio of front and rear wheels tracking the ideal wheel slip ratio. In order to eliminate the chattering problem of the sliding mode controller, integral switching surface is used to design the sliding mode surface. A second order linear extended state observer is designed to observe road friction coefficient based on wheel speed and braking torque of front and rear wheels.The proposed road friction coefficient estimation schemes are evaluated by simulation in ADAMS/Car. The results show that the estimated values can well agree with the actual values in different road conditions. The observer can estimate road friction coefficient exactly in real-time andresist external disturbance. The proposed research provides a novel method to estimate road friction coefficient with strong robustness and more accurate.     

一种车辆后轮质心侧偏角为零的控制算法研究

采用前馈＋反馈的控制策略,通过对车辆二自由度模型进行计算,建立了车辆转角数学模型,并由本文采取的控制策略导出了前馈比例系数和横摆角速度比例反馈系数;在此基础上,应用MATLAB软件建立了仿真模型,采用斜坡函数作为前轮输入信号。仿真结果表明,后轮保持与前轮同步反向偏转,达到了质心侧偏角为零的控制目标,实现了4个车轮在转向过程中均为纯滚动,满足了阿克曼转向原理。