8X8轮式车辆半主动油气悬挂振动测试研究

针对自主研发的某型8X8轮式车辆半主动油气悬挂,首次开展了以实地跑车试验为基础的振动测试分析,给出了阻尼可调油气弹簧的结构简图以及半主动悬挂的控制原理,通过试验和曲线拟合的方式得出了电磁阀在不同电流下的流量系数。分别在起伏路和高速公路两种典型路况下,对车身不同位置的垂直振动加速度进行测试,验证了在实现阻尼实时调节的前提下,各测点加速度均方根值较被动式悬挂均得到了有效抑制,从而显著提高了车辆的整体行驶性能,所取得的第一手试验数据为国内在半主动悬挂方面的工程设计提供了参考。     

超导电动磁悬浮列车次级悬挂半主动控制研究

为了提高超导电动磁悬浮列车的乘坐舒适性,建立了由三辆车体与四台转向架铰接式组成的14自由度超导电动磁悬浮列车垂向-俯仰动力学模型,以轨道随机不平顺时间序列作为激励,本文通过研究车体垂向速度和垂向加速度的耦合作用规律,提出了改进天棚阻尼半主动控制方法。通过建立仿真模型,对比分析了天棚阻尼和改进天棚阻尼两种半主动控制方法应用于超导电动磁悬浮车辆次级悬挂的减振效果。结果表明,在改进天棚阻尼控制作用下,编组车辆中间车体质心处的垂向加速度和俯仰加速度的均方根值相比被动控制分别降低了19.77%和17.34%;在获得相同减振效果的前提下,相较于天棚阻尼半主动控制方法,改进天棚阻尼控制半主动方法作用下输出控制力的峰值减小了12.8%,因此改进天棚阻尼控制方法控制效果更佳,减振效率更高,更适用于车辆振动的控制。     

基于磁流变阻尼器的机车横向悬挂半主动控制研究

半主动控制与被动控制和主动控制相比具有可靠性高、能耗低和容易实现的特点,正成为一种颇具前景的悬挂振动控制方式.利用磁流变液的流变特性制成的磁流变阻尼器是一种性能优良的半主动控制装置.本文首先建立了采用磁流变阻尼器的三自由度机车车辆横向半主动悬挂系统模型;在对磁流变阻尼器的阻尼特性进行试验研究的基础上,提出了一种磁流变阻尼器的数学模型,并用优化方法确定了的模型参数;而后提出了一种半主动控制策略,得到了系统的振动响应;与被动悬挂相比,采用磁流变阻尼器的机车横向半主动悬挂系统可显著降低悬挂质量的加速度值.     

磁流变减振器变阻尼特性对车辆平顺性的影响

对盘形缝隙磁流变减振器阻尼特性进行理论分析和实验研究后,得出该减振器阻尼特性、磁感应强度与活塞运动速度之间的关系式。在不实施控制策略的前提下,利用2自由度悬挂系统分析了磁流变减振器阻尼特性变化对车体垂直振动加速度均方响应和动行程均方响应的影响,指出活塞在高速运动时难以对磁流变减振器进行变阻尼控制的原因,同时得出磁流变减振器阻尼特性随活塞运动而变化的特性对悬挂系统的影响,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的实际应用提供了有价值的理论依据和实验结果。     

基于半主动阻尼拉杆的汽车不同换挡时间的振动控制研究EI北大核心CSCD

如何减少汽车原地换挡时间而不增加汽车原地换挡的冲击与振动,该研究开展了基于半主动阻尼拉杆(hydraulic damping strut,HDS)的汽车不同换挡时间的振动控制研究。首先,对发动机悬置和防扭拉杆主动端加速度试验值与理论值进行了对比分析,其误差小于20%,验证了13自由度整车动力学模型的有效性;其次,通过对汽车原地快速换挡时的动态响应分析及试验测试可知,在悬置系统中添加半主动阻尼拉杆可以有效减小换挡时的冲击与振动。最后,通过理论和试验测试结合研究分析了汽车不同换挡时间的动态响应特性。研究结果表明,原地换挡产生的换挡冲击与振动主要通过变速箱悬置和防扭拉杆传递到车内,变速箱悬置对悬置系统阻尼的增加不敏感,发动机悬置对动力总成的振动不敏感。在悬置系统中添加半主动阻尼拉杆可以减少原地换挡时间,降低油耗。     

不同频率轨道激励下列车横向半主动控制研究

轨道不平顺激扰是影响高速列车横向振动最常见和最主要的因素,而目前对不同频率轨道激励下车辆横向振动以及其半主动悬挂控制算法实现的研究甚少。基于此,建立高速列车17自由度车辆横向振动仿真模型,运用经验模态分解基于频域采样的三角级数法模拟的轨道谱信号,并重构得到不同频率的轨道激励,对不同频率轨道激励下车辆横向振动和横向半主动悬挂天棚阻尼控制算法进行研究。研究结果表明,影响车辆横向振动的轨道谱信号主要集中在0～10 Hz;在270 km/h的运行速度下,当天棚阻尼控制算法的比例系数k取7.5～8.5时,车辆横向平稳性得到较大改善,可为轨道谱优化与改进以及天棚阻尼控制算法实现提供理论指导。     

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。     

高速列车半主动悬挂可变刚度和阻尼减振器适应性研究

针对中国高速列车运行速度高、运营里程长、轮轨磨耗加剧,被动悬挂式抗蛇行减振器适应性较差,导致转向架抗蛇行稳定性能不足的情况,开展半主动悬挂抗蛇行减振器研究。首先,基于高速列车悬挂系统非线性和轮轨接触非线性特征,建立了高速列车模型、磁流变阻尼器模型、可变刚度和阻尼抗蛇行减振器模型;然后分析了抗蛇行刚度和阻尼参数对新轮轨和磨耗轮轨的车辆动力学性能的影响,并针对磨耗轮轨接触提出了半主动悬挂控制策略;最后,对比分析了被动悬挂和半主动悬挂车辆运行性能的差异。结果表明:通过采用半主动悬挂调整抗蛇行减振器的刚度和阻尼参数可大幅改善磨耗轮轨接触的车辆运行性能,保证构架不发生蛇行失稳,与采用被动悬挂抗蛇行减振器的车辆相比,车体横向加速度和构架横向加速度分别降低22.4%和16.0%。     

高速列车半主动悬挂系统遗传优化模糊控制

为有效抑制高速列车车体的横向振动,在ADAMS/Rail软件中建立列车横向半主动悬挂动力学模型,在Matlab中编写遗传算法程序,提出采用浮点数与整数混合编码和基于个体适应度值标准差的自适应遗传交叉、变异概率的方法,优化半主动模糊控制器的量化因子、比例因子、隶属度函数和模糊规则,以车体前后两端横向振动加速度的均方根值作为遗传算法优化性能指标,不断优化半主动悬挂系统的模糊控制器。联合仿真结果表明：采用遗传优化设计模糊半主动悬挂,能有效抑制车体横向振动加速度,改善列车的乘坐舒适性。     

列车垂向振动的半主动随机隔振研究

依据拉格郎日方程,建立了六自由度铁路客车半主动隔振系统的垂向振动模型;应用MATLAB软件编制了“铁路客车被动、半主动随机隔振分析”仿真系统,对铁路客车随机隔振进行计算机仿真。计算在不同的输入参数下,车辆的时域响应和位移与加速度响应方差,讨论了弹簧刚度、阻尼、车速等对隔振性能的影响。应用非线性随机振动理论对比分析了铁道客车的被动、半主动随机隔振的隔振效果,对铁道客车半主动随机隔振系统进行了参数优化。结果表明：半主动悬架的隔振性能比被动悬架有显著提高,在设计半主动悬架隔振系统时,可以在许可范围内适当增大阻尼、减小弹簧刚度,以达到最佳的隔振效果。     

强横风作用下车辆半主动悬架模糊PID控制研究

为提高汽车高速行驶时的抗横风性能,提出一种阻尼系数修正的半主动悬架控制方法。基于Carsim 和MATLAB平台建立整车动力学模型和A级路面模型,设计一种基于横风的半主动悬架模糊PID控制系统,并利用粒子群算法优化PID控制器参数。PID控制器依据车辆质心垂直加速度确定各轮悬架系统的基本阻尼系数,模糊控制器根据横风强度和方向对阻尼系数进行修正。通过MATLAB和Carsim 联合仿真和实车道路试验与被动悬架系统相比,经过半主动悬架控制后的质心垂直加速度峰值和标准差均下降30 %以上,侧倾角速度标准差下降25 %以上,车辆在强横风作用下的行驶平顺性和安全性得到有效提高。     

基于改进型天棚阻尼控制算法的馈能式半主动油气悬架系统

为了在改善车辆平顺性的同时获得较好的馈能效果,基于液-电馈能式油气悬架系统中液压马达排量对车身垂向加速度和馈能功率的影响,提出一种改进型天棚阻尼半主动控制算法。在馈能式油气悬架的1/4车辆模型中,以随机路面为激励信号,对被动控制、传统天棚阻尼半主动控制和改进型天棚阻尼半主动控制三种控制方算法的进行了仿真对比。结果表明:与另外两种控制算法相比,改进型天棚阻尼半主动控制算法有效地兼顾了车辆的平顺性的和悬架的馈能功率。     

车辆刚度阻尼多级可调式油气悬架系统分析及控制研究

针对传统可控悬架系统刚度阻尼调节过程中存在的模型构建难、精度要求高且能耗偏大等问题,提出一种基于高速开关电磁阀的刚度阻尼多级可调式油气悬架系统新结构及其控制方法。该新型油气悬架通过控制4个高速开关电磁阀的开关状态实现两种刚度模式和4种阻尼模式,从而实现悬架系统刚度阻尼特性的大范围调节。结合新型油气悬架系统的振动特性机理,建立了能够准确反映其特征的数学模型。根据车辆悬架设计要求,确定了新型油气悬架系统的关键部件参数,在仿真和试验的基础上对模型精度进行了验证。最后,利用粒子群优化算法对不同行驶工况下油气悬架系统刚度和阻尼特性进行了优化匹配,并设计模式切换控制方法来获取不同行驶工况下油气悬架刚度阻尼模式的最佳切换序列。仿真结果表明,与被动油气悬架相比,新型刚度阻尼多模式切换油气悬架系统的车身振动加速度均方根值下降了33.3%,悬架动挠度均方根值降低了29.6%,车轮动载荷均方根值降低了9.36%,能够有效改善车辆隔振性能。     

驾驶员座椅半主动空气悬架系统振动特性实验研究

构建了座椅半主动悬架振动特性测试实验系统,将带附加气室的空气弹簧、比例流量阀及磁流变减振器同时应用于座椅悬架,通过控制比例流量阀输入电压和磁流变减振器输入电流调节座椅悬架系统的刚度和阻尼,对不同参变量下座椅悬架系统的振动特性进行了实验研究。研究结果表明,在共振区,比例阀输入电压和磁流变输入电流的变化对系统位移传递率和加速度均方根值影响较大,而在低频振动区和隔振区影响较小;比例阀电压的增大可以降低系统的共振频率,磁流变电流的增大可以减小系统在共振区的位移传递率和加速度均方根值。     

履带车辆半主动悬挂系统减振分析

半主动悬挂是车辆悬挂系统的发展方向,其设计思想是采用一个可调阻尼器来代替被动悬挂系统中的阻尼器.磁流变可控阻尼器的出现,使实时阻尼控制成为结构减振的有效方式.本文建立了四自由度车辆系统的振动模型,并应用非线性随机振动理论,在对模型进行简化的基础上,探讨了用FPK法解方程的可能途径.     

半主动悬架改进ADD控制策略研究

半主动悬架具有成本适中、控制效果好的优势。通过仿真分析经典的加速度阻尼控制策略。仿真结果表明,加速度阻尼控制在降低簧上质量加速度的同时会导致悬架动行程恶化,且开关型控制策略会产生“振颤”现象。在加速度阻尼控制基础上提出一种阻尼连续可变的加速度阻尼控制。在1/4车辆模型上对控制策略进行仿真分析。结果表明,改进加速度阻尼控制策略保留了加速度阻尼控制策略对簧上质量加速度的优化效果,同时避免了动行程的恶化。     

车辆磁流变半主动座椅悬架的研制

为了提高车辆驾驶员的乘坐舒适性,研制了一种基于磁流变减振器的半主动座椅悬架。分析了磁流变减振器基本原理和力学模型,建立了车辆半主动座椅悬架动力学模型,设计了用于座椅半主动悬架的模糊控制策略,并在正弦激励输入下进行了模糊控制仿真计算,试制了座椅用磁流变减振器物理样机及试验台架系统,开展了磁流变减振器阻尼特性试验和磁流变半主动座椅悬架台架试验研究。结果表明,理论仿真和试验结果基本吻合,磁流变减振器阻尼可控性好,所研制的磁流变半主动座椅悬架明显减小了座椅振动。     

电流变阻尼器的设计及模型参数识别

因为电/磁流变阻尼器能够将主动控制和被动设备的优点有效结合起来,所以使用这种阻尼器的结构振动半主动控制方法在近年来吸引了更多人的目光.本文描述了关于电流变阻尼器的设计和动态特性试验.已建立的电流变阻尼器的动力特性将在不同的电场强度和变化的位移幅度下进行测试.通过一系列激振频率下的周期振动测试,我们可以得到在不同位移和速度下恢复力的滞回曲线,建立hysteretic biviscous模型.通过把根据试验得到的滞回曲线和使用hysteretic biviscous模型预测得到的滞回曲线进行比较可知,这种模型可以十分准确地获得阻尼器的非线性的阻尼特性.     

发动机启停时动力总成悬置系统的设计方法研究

在对发动机启停时激励源分析的基础上,提出了启停时动力总成悬置系统的动态响应评价指标和计算方法。考虑增加悬置系统的阻尼可以减小发动机启停时的振动,设计并制造了一款半主动阻尼拉杆,其特点是:当发动机启动时,半主动阻尼拉杆给悬置系统提供很大的阻尼,而当发动机正常工作时,半主动阻尼拉杆提供小阻尼,隔离发动机的高频振动。同时分析了不同的发动机的启动扭矩对动力总成振动的影响。在较大的启动扭矩激励下,对比了添加半主动阻尼拉杆后,通电和不通电时动力总成的纵向加速度,冲击度,悬置动态支反力和VDV四个指标的变化。研究表明添加半主动阻尼拉杆可以很大程度改善汽车启停时的振动,达到节油的目的。     

LabVIEW＆Matlab在半主动悬挂系统实验台数据采集与控制系统中的应用

利用LabVIEw＆Matlab设计了悬挂系统实验台数据采集与控制系统,实现了LQG（Linear Quadratic Gaussian）最优控制算法下悬挂系统主动／半主动振动控制。在LabVIEW环境下实时采集悬挂系统振动信号,并调用MATLAB Script计算状态反馈增益矩阵、Kalman滤波器的增益矩阵,得出线性二次型Gauss最优控制控制策略下最优控制力、半主动控制力数值;然后将此数值作为伺服信号,通过串口通讯,分别控制车速模拟系统、脉宽调制（PWM）电源进而控制作动器,实现不同车速下悬挂系统主动／半主动振动控制。实验结果表明,应用LabVIEW＆Madab设计的数据采集与控制系统能满足实验需要。