闭环式电控空气悬架系统控制策略研究及验证

为提高车辆行驶平顺性及燃油经济性,本文主要对闭环式电控空气悬架系统控制策略进行研究。介绍了闭环式电控空气悬架系统的工作原理,利用Matlab/Simulink构建闭环式电控空气悬架系统整车动力学模型和Stateflow开发车身高度控制策略。对空气弹簧进行合理地充气和放气,在三种不同位置实现车身高度的实时调节。同时为验证所建闭环式电控空气悬架整车动力学模型的正确性及其控制策略的有效性,对其进行离线和硬件在环仿真。实验结果表明,在自动模式下,空气弹簧能够根据车速自动选择充放气,使车身达到合适的高度位置。在手动模式下,驾驶员能够自主设定悬架位置,从而提高了车辆行驶平顺性和燃油经济性;在两种模式下仿真结果相比,车身高度变化量总体趋势接近,验证了所开发控制策略的有效性。该研究对车辆行驶平顺性及燃油经济性的提高具有重要意义。     

基于反演滑模控制的空气悬架车身高度控制策略研究

为提高汽车行驶的平顺性,对电控空气悬架的控制策略进行研究。针对电控空气悬架充放气非线性的特点,建立其管路流量模型、空气弹簧压力模型及动力学模型。为消除车身高度调节中产生的超调振荡,使车身高度能够稳定调节,提出反演滑模的控制方法。仿真结果表明,该控制策略能克服非线性特性,快速稳定地调节车身高度,并抑制充放气过程中的过充与过放现象。     

电控空气悬架车辆自适应前照灯控制策略研究

为有效提高前照灯夜间照明效果,本文在充分考虑国标GB7258《机动车运行安全技术条件》基础上,根据车身高度、车速等信号变化,提出一种自适应前照灯系统(adaptive front-light system,AFS)的新型前照灯垂向控制策略,以合理调节其夜间照射角度。同时,采用Matlab/Simulink和Stateflow软件,建立前照灯垂向控制策略模型,并对车辆在加速工况和减速工况条件下进行仿真分析。仿真结果表明,在车辆高度变化及车辆加速情况下,所提出的控制策略模型可有效调节前照灯照射角度,提高驾乘安全性;在车辆高度变化及减速条件下,所提出的控制策略模型亦可实时有效地调节前照灯照射角度,改善驾乘人员夜间行驶安全性。该研究可有效提高电控空气悬架系统车辆夜间行车安全性。     

空气悬架混杂系统车身高度与可调阻尼分层控制

针对空气悬架车身高度调节控制过程中车身高度和阻尼器阻尼力难以进行协调控制的难题,提出一种基于混合逻辑动态(MLD)模型的空气悬架车身高度与可调阻尼分层控制策略。考虑空气悬架充放气过程中存在的混杂特性,应用MLD建模方法建立具有电磁阀和磁流变阻尼器的非线性空气悬架混杂系统模型,设计描述电磁阀开关状态的混杂自动机进行车高调节上层控制,基于混杂模型预测控制方法对磁流变阻尼器输入电流进行下层控制,进而通过改变电磁阀开关状态和磁流变阻尼器输入电流实现车身高度与可调阻尼分层控制。在随机路面激励工况下进行仿真验证,结果表明：所提控制方法在有效跟踪车身高度的同时,车身加速度相比于被动悬架和混杂模型预测控制分别降低了34.33%、34.34%,不仅能有效提高车辆乘坐舒适性,也能直接防止电磁阀频繁切换现象的发生,从而延长电磁阀的使用寿命。     

基于GO法的电子控制变高度空气悬架系统可靠性研究

GO法是一种可靠性分析方法,首次将GO法应用到汽车电子控制变高度空气悬架的可靠性研究中。根据电子控制变高度空气悬架的原理,分别建立三种车身高度变化状态的GO图模型,采用GO法状态概率公式进行精确的定量和定性分析,结果验证GO法应用于汽车电控空气悬架可靠性分析中的有效性和可行性,并提出增加系统可靠性的建议。     

非线性空气悬架的动力学特性研究

为研究空气悬架的动力学特性,综合考虑空气悬架系统机械、气动、控制等部件间的相互作用,基于AMEsim仿真平台建立空气悬架的一维动力学模型,对特定工况下的空气悬架进行动力学仿真研究。仿真结果表明,空气悬架可以有效降低激励导致的系统振动频率,提高行车品质。     

基于转向稳定性的汽车悬架协调优化

基于试验研究建立了某款车用磁流变阻尼器的数学模型。利用多体动力学仿真软件SIMPACK建立了某款乘用客车整车多体动力学模型和虚拟仿真环境。针对半主动悬架系统和转向系统对汽车操纵稳定性的影响,提出了一种PID神经网络协调控制器,并在Matlab环境中定义了半主动悬架协调控制器与整车多体动力学模型的数据交换接口,实现了汽车半主动悬架和转向系统的协调控制。仿真结果表明:PID神经网络协调控制策略可以抑制由悬架传递的振动,调节汽车转向时车身的横摆及侧倾运动,有效地解决了汽车悬架设计中操纵稳定性与行驶平顺性之间的矛盾。     

基于联合仿真的半主动悬架车辆平顺性

为减少车辆悬架系统开发周期和成本,利用SIMPACK软件建立了车辆1／4悬架多体动力学模型,基于天棚控制策略设计了半主动悬架控制器,并通过MATLAB／SIMULINK编写了控制算法对其进行联合仿真．将采用半主动悬架系统得到的仿真结果与采用被动悬架系统得到的仿真结果进行了对比,车身垂直加速度均方根值减少了30．2％．结果表明,基于天棚控制的半主动悬架可以有效衰减车身的振动,改善车辆的行驶平顺性,从而为车辆动力学系统的仿真分析提供了一种有效方法．     

基于气动人工肌肉理论的半主动空气悬架研究

以改善空气悬架动态性能为目标,提出一种基于气动人工肌肉理论的空气悬架系统。在建立 二自由度车辆悬架系统模型、空气弹簧模型、气动人工肌肉动态模型以及迟滞特性数学模型的基础 上,依据气动人工肌肉理论的执行器动态特性,设计模糊 ＰＩＤ 控制策略。对不同路面的仿真结果表明：与被动悬架相比,采用模糊 ＰＩＤ控制的空气悬架动态特性有一定改善;对于基于气动人工肌肉理论 的 模 糊 ＰＩＤ 控制的空气悬架,车身垂向加速度和车轮动载荷均方根值分别降低 ７２％ 和 ４１％,两指标的功率谱密度在人体敏感频率区域得到明显改善。仿真实验验证了采用基于气动人工肌肉理论的空气悬架系统对车辆行驶平顺性改善的可行性。     

电控液压助力转向系统与主动悬架的集成控制

建立了整车主动悬架和电控液压助力转向系统的动力学模型,分析了接受PID控制的双闭环电控液压助力转向系统输出的转向助力矩,通过车身姿态参数动态调整悬架作动器作用力的大小,实现悬架和转向的集成控制.相对于传统的悬架和转向系统,引入预测控制理论,并建立了预测控制器,既保证了车辆操纵轻便性,又显著提高了整车操纵稳定型、安全性和行驶平顺行等整车综合性能.     

基于迭代PCA的油田传感器故障检测与隔离

针对油田采油现场采集的传感器数据本身存在不规律动态特性,使得传统的主元分析(PCA)故障检测方法在实际应用中准确度较低、容易出现误报的问题,采用一种迭代PCA模型方法,即累积数据达到一定长度之后对PCA模型进行迭代更新,可以有效地减小误报的发生.检测出故障后,利用故障数据和残差向量的映射向量定义一个传感器故障指数,可以实现故障隔离.仿真实验表明,与传统的PCA方法相比,本文所采用的更新PCA模型的迭代方法能更好地适用于数据具有动态特性的油田传感器故障检测;通过对传感器故障指数的计算可以准确地实现故障隔离.实验表明,本文用的传感器故障检测与隔离方法可以很好地应用在实际系统中.     

基于MATLAB的汽车悬架系统仿真研究

悬架作为汽车的关键零件之一,直接决定着汽车乘坐的舒适性和行驶安全性。为了建立汽车悬架系统有效的控制器,实现对悬架系统的有效控制,进而提升车身的稳定性和安全性,以主动悬架为研究对象,建立了两自由度1/4悬架模型,通过受力分析建立了合适的数学模型。并且基于MATLAB/Simulink构建了仿真模型,通过选择车身加速度这个最有效的标准作为控制目标,设计了PID控制器并进行了仿真模拟调控。最后采用试凑法整定参数,经过多次仿真模拟和对比实验结果,得出了PID控制器参数的最佳整定值。     

多体动力学仿真在分析汽车极限工况中的应用

为提供一种分析汽车极限工况的快捷办法,根据多体动力学理论,使用Adams软件建立车辆悬架的多体动力学模型,根据实车参数对悬架模型参数进行定义,使模型尽可能符合实际情况。然后分析汽车在行驶过程中遇到的各种工况,其中着重选取了单侧过凸包和转向制动两种区别普通工况更具代表性的极限载荷工况进行分析,计算了两种极限工况下的轮胎接地力,然后通过Adams进行仿真分析,求出车身相连处硬点的载荷,为后续刚度分析提供了边界条件。     

基于TC275的电控空气悬架控制单元标定系统设计

为实现电控空气悬架系统电子控制单元中关键参数的测量及标定，使开发的控制策略在不同类型车辆中具有较好的移植性，本文基于控制器局域网标定协议(controller area network calibration protocol, CCP),对电控空气悬架标定系统进行分析，并开发了基于英飞凌TC275单片机的电控空气悬架标定驱动程序，同时采用上位机标定软件CANape,对电控空气悬架的标定参数进行测量和标定。研究结果表明，本文设计的标定系统，可以实现对电子控制单元的在线标定，完成测量标定任务，可以使开发的控制策略根据不同车型、不同驾驶人群进行调整，有效提高了开发效率。该研究提高了车辆的平顺性及燃油经济性。     

油气消扭悬架的试验与仿真

在ADAMS中建立了油气消扭悬架系统的机械及液压模型,进行了消扭工况仿真并将其与试验数据进行了对比分析,验证了所建油气消扭悬架系统模型的正确性。利用建立的整车模型对油气消扭悬架汽车的性能作出了预测,结果表明,消扭悬架不会破坏汽车的操纵稳定性,且在减小车身的扭矩、轮荷偏载及保证车轮与地面的良好附着方面效果明显。     

空气悬架大客车高度控制仿真与试验研究

基于大客车单轴空气悬架的动力学方程,利用MATLAB/Simulink和DSHplus建立了带空气弹簧模块的联合仿真模型,为获得空气弹簧模块关键参数,设计进行了空气弹簧激振台试验和进排气电磁阀的流量特性试验,并针对单轴模型完成PID高度控制器设计。仿真结果表明该控制器动作及时,响应迅速,且避免了超调。基于单轴空气悬架试验车进行了试验,结果表明高度控制工作可靠,反应时间短、调节准确。     

基于Dymola的车辆液压悬架系统的仿真

建立1/4车辆液压主动悬架的数学模型;提出一种基于压力反馈的液压主动悬架系统,采用Modelica编程语言在Dymola软件平台上建立系统的仿真模型;通过仿真调试得到优化的控制参数,并通过样机实验将优化后的系统在强斜坡信号下的车身位移响应与被动悬架系统进行比较,车身的系统动态响应得到很大的改善.结果证明通过Modelica仿真语言和Dymola中的数值求解器可有效地解决系统多领域分析优化问题.     

基于解析冗余关系的动态系统故障检测和隔离

利用解析冗余关系方法进行故障检测和隔离的关键就是系统解析冗余关系的建立.未知变量剔出法对模型复杂的非线性动态系统是非常困难的.通过在系统键合图模型中加入观测信号和虚拟传感器的方法建立系统的诊断键合图模型,根据诊断键合图模型的因果路径构建系统的解析冗余关系和系统故障特征矩阵,并利用系统实际观测特征与故障特征的比较进行系统的故障检测和隔离.将该方法应用到五箱系统的故障检测和隔离,仿真结果验证了该方法的便捷性、有效性和实用性.     

半主动悬架系统滑模控制动力学仿真研究

建立1/4半主动悬架系统模型,采用天棚阻尼悬架系统模型作为参考模型,基于滑模变结构控制策略,设计滑模控制器。运用Matlab/Simulink进行动力学仿真分析,研究系统在随机路面激励下的车身垂直加速度、悬架动挠度的性能变化。仿真结果表明,该滑模控制器性能稳定,能有效控制、改善悬架系统各性能参数。     

AMESim在悬架转向集成模型中的应用

在建立车辆半主动悬架(SAS)和电动助力转向(EPS)动力学模型的基础上，分析悬架系统和转向系统的状态耦合变量，运用MATLAB/Simulink和机械液压仿真软件AMESim搭建SAS+EPS的集成控制模型，通过创建S函数实现AMESim和Simulink的接口互连.联合仿真结果表明，集成控制下车身的垂直加速度和侧倾角均有所降低，车身姿态得到抑制，车辆的操稳性和平顺性均优于悬架或转向的单独控制效果.AMESim和Simulink的联合应用为底盘系统的集成控制提供了一种新的研究方法.