履带车辆悬挂系统磁流变阻尼振动控制分析

在建立履带式车辆悬挂系统两自由度运动微分方程的基础上,采用LQR控制算法仿真分析了某型履带车辆悬挂系统在实测六条不同路面激励输入下,全闭环反馈对整车振动的控制效果;结合Hrovat限界最优半主动控制算法和车辆悬挂系统振动的半主动控制策略,仿真分析了磁流变阻尼器对整车振动的控制效果,并与LQR控制结果作了比较;通过对比半主动控制力跟踪主动控制力的情况,分析了磁流变半主动控制能够很好地逼近主动控制的原因;得出了采用磁流变阻尼器实现履带车辆悬挂系统半主动振动控制的技术途径是可行的结论。     

汽车磁流变半主动悬架系统自适应反推跟踪控制

针对汽车磁流变半主动悬架系统非线性和模型不确定性所引起的控制稳定性及优化问题,考虑被控悬架综合控制目标的安全约束,建立1/2车辆悬架系统的非线性动力学模型。基于被控悬架系统与参考轨迹之间的跟踪误差,使用自适应反推方法和Lyapunov理论,设计被控悬架系统的磁流变阻尼器控制输入函数,提出基于投影算子的自适应控制律,进而设计一种能够处理安全约束问题的自适应反推控制器;为验证所提出控制策略的可行性和有效性,基于Matlab/Simulink建立磁流变悬架控制系统的仿真模型,并分别在随机路面和凸块路面上对该控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的自适应反推控制策略能使磁流变悬架车辆在行驶稳定性方面具有较好的全局渐进稳定性,并能明显提高车辆行驶平顺性,满足悬架系统各方面的安全约束。     

基于磁流变液减振器的车辆悬挂半主动控制

磁流变液减振器,通过线圈电流改变磁场调节磁流变液在阻尼通道中的流动,实现对减振器阻尼力的控制.车辆悬挂系统由弹性元件、导向元件和减振器组成.基于磁流变液阻尼器的车辆悬挂半主动控制,采用二自由度1/4车体模型构建控制器模型.通过二次型最优控制LQR算法,根据极值原理导出最优控制律,以确定半主动减振器驱动器控制力.仿真表明,该控制器具有较好的稳定性和良好的减振效果.     

履带车辆磁流变液半主动悬挂系统动力学模拟实验台研究

基于磁流变液(MRF)构造出的半主动悬挂系统,可以用于对车辆振动的实时控制,半主动悬挂系统模拟试验台是实行实车动力学分析进而实现上述目标的基础性设备.首先,按照相似定理,进行了履带车辆磁流变液半主动悬挂系统动力学模拟实验的台架设计,实现了动力学模拟;进而,结合履带车辆行驶的典型越野路面,提出一种路面激励输入设计方案;最后叙述了基于LabVIEW虚拟仪器的磁流变振动实验台状态监测系统的构成.     

汽车空气悬架平顺性仿真研究

基于整车模型和路面模型,进行了空气弹簧麦弗逊悬架和螺旋弹簧麦弗逊悬架的仿真研究及电控空气悬架在不同路面下最优阻尼匹配特性的主动控制研究.结果显示,在减振器成本不大的情况下,空气悬架在汽车平顺性方面有很大优势,电控空气悬架的最优阻尼匹配特性的研究为其控制策略的研究提供一定的理论基础.     

无补偿式单出杆磁流变阻尼器的力学性能研究及其建模

针对自主研制的适用于爆炸冲击震动环境下的无补偿式单出杆磁流变阻尼器,研究其不同工作状态对力学性能的影响,并通过对双曲正切滞回模型增加表达惯性力项进行修正建立力学模型。结果表明,这种磁流变阻尼器不存在偏置力,其耗能能力与最大阻尼力均随着电流、活塞速度的增加而增大,但它们之间为非线性关系。利用最小二乘法与单纯形法相结合的方法对力学模型进行两步辨识,使得搜索空间的维数由5下降为2,提高了参数辨识的效率。对比力学性能试验数据与经参数辨识后的力学模型证实,所提出的力学模型能够很好地模拟无补偿式单出杆磁流变阻尼器的力学性能。     

并联复合式电磁悬挂模型参考多模式切换控制研究

传统馈能悬挂难以平衡减振和馈能之间的矛盾关系,针对该问题提出由电磁作动器和磁流变减振器组成的并联复合式电磁悬挂结构方案。为提高并联复合式电磁悬挂对不同路况的适应能力,考虑其具备不同工作模式的特点,设计了模型参考多模式切换控制器,并以提高乘坐舒适性为目标确定了切换指标、阈值及相应的控制参数。针对切换指令的离散特性和悬挂系统状态变化的连续特性,基于Stateflow软件设计了多模式切换控制系统,并确定了相应的切换规则和切换流程。对模型参考多模式切换控制器的性能进行了仿真和试验验证。结果表明：该模型参考多模式切换控制器可有效地实现并联复合式电磁悬挂各工作模式之间的切换,提高了并联复合式电磁悬挂对不同路况和驾驶需求的适应性,有效平衡了减振及馈能之间的矛盾关系。     

一种新型的半主动油气悬挂研究

油气悬挂是一种新型的悬挂装置,具有便于控制和非线性的特点,本文介绍了一种用于轮式车辆的两级可调刚度和两级可调阻尼的新型油气悬挂装置,并详细介绍了其工作原理和建立了悬挂单元的数学模型,能利用该数学模型来获得弹簧和减振器特性.     

履带车辆主动悬挂自校正控制研究

主动悬挂系统能使车辆的乘坐舒适性和机动性同时得到改善,其中执行机构和控制算法的优劣决定了主动悬挂系统的性能.履带车辆悬挂系统具有参数时变性,要使其在各种状态下都具有良好的减振效果,有必要使相应的控制系统具有变参数自适应功能.为此,该文运用衰减记忆递推最小二乘参数估计算法和广义加权最小方差自校正控制算法对系统进行控制,并利用压力伺服阀控制的液压缸作为执行器.理论分析和仿真结果表明,该文提出的控制系统是可行的,这种自适应自校正算法对系统中一些时变参数具有良好的适应性.     

基于MRF-油气阻尼器的履带车辆半主动悬挂模型与分析

现代战争中悬挂系统对履带车辆机动性的意义非常重大,而刚度和阻尼系数同时可调的半主动悬挂将是悬挂系统发展的方向．文章设计了由油气弹簧和叶片式磁流变阻尼器组成的半主动悬挂的结构,并分别基于平板模型阻尼器和单气室高压气缸推导了阻尼力和刚度的计算公式,分析了影响因素．结论表明新的半主动悬挂系统刚度和阻尼系数可调范围能满足在不同路面工况下车辆对减振的要求,并具有Fail-safe功能．     

某高速履带车平衡肘与减振器连接耳结构改进设计

某高速履带车减振器在原理样车和初样车试车中均多次发生折弯、折断等损坏现象, 极大影响了车辆的悬挂性能, 导致整车性能的降低. 为了解决这一问题, 该文通过分析找出了原因并给出了可行平衡肘结构, 并通过了计算和试验验证.     

车用双筒盘形缝隙式磁流变液减振器阻尼特性实验研究

设计出一种盘形缝隙式双筒磁流变液减振器( MRD)的结构并描述了其工作原理。对联合研制的盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力随电流、位移、缝隙高度和频率等参数变化规律进行了试验研究。试验结果表明盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力随着控制电流的增大呈非线性增加；峰值阻尼力可调系数和耗功能力可调系数均随频率增大呈非线性减小，相反却随缝隙高度的增大呈非线性增加。通过分析该型MRD的阻尼特性，为其在装甲车悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础。     

基于LQG算法半主动悬挂系统动力特性建模与仿真

对某型履带车辆悬挂系统合理简化，建立了加速度激励下多输入-输出的整车主动悬挂系统动力学模型；按照研究半主动悬挂控制的一般步骤，应用线性二次高斯（Linear Quadratic Gaussian，LQG）理论，接合工程软件Matlab，设计了考虑数据采集系统受环境噪声影响的最优控制力和半主动控制力；仿真结果显示，车辆平顺性得到大幅度改善，验证了模型及控制策略的有效性．     

考虑边界滑移和惯性效应的磁流变液缓冲器特性分析

为满足某埋头弹火炮反后坐装置对不同弹种发射时的可调节适配性,并在满足最大后坐力的同时减小最大后坐位移,提出了一种基于多级环形通道的磁流变液缓冲器。利用有限元方法分析了缓冲器磁路,得出了阻尼通道平均磁感应强度与励磁电流的关系;利用安东帕流变仪测试数据,辨识了磁流变液在零磁场和磁场下的模型参数;建立阻尼通道中磁流变液的流动微分方程,在考虑惯性项和边界滑移条件下,得出了阻尼通道内磁流变液的流速分布特征,推导了缓冲器的阻尼力与活塞速度之间关系;根据理论研究结果,制作磁流变液缓冲器,构建了落锤冲击实验台,并进行不同冲击速度的冲击实验。研究表明：不同惯性效应和边界滑移条件下磁流变液流动速度分布规律相似,但流动速度峰值不同;边界滑移系数为0.000 1时磁流变液缓冲器的理论缓冲力与实验值接近;在冲击速度为1.55 m/s、电流从0 A变化到3 A时,缓冲力峰值增大了15 000 N;在冲击速度为1.90 m/s、电流从0 A变化到4 A时,缓冲力峰值增大了25 000 N.     

Structure Analysis for a New Type of Vane Hydraulic Damper Using Magneto-rheological Fluid

Over recent years the progress in actuator and microelectronics technology has made intelligent suspension systems feasible.Based on conventional vane hydraulic damper,a new vane magneto-rheological fluid（MRF） damper with fail-safe capability is designed.Firstly,the mathematical model of damping moment is deduced based on the parallel-plate model and Bingham model of MR fluids.Secondly,some influence factors of damping adjustable multiple are analyzed to provide some ways for augmenting the damping adjustable multiple under the condition of keeping initial damping moment invariable.Finally,the magnetic circuit is designed,and magnetic field distribution is simulated with the magnetic finite element analysis software-ANSOFT.The theory and simulation results confirm that the damping adjustable range of vane MRF damper can meet the requirement of heavy vehicle semi-active suspension system.     

特种车辆驾驶室减振器节流阀片开度及阻尼特性研究

特种车辆驾驶室减振器的阻尼特性是由阀系参数决定的,准确地求解节流阀片在阀口位置的变形是通过仿真准确获取减振器阻尼特性的关键。以特种车辆驾驶室减振器为研究对象,建立其节流阀片在区间线性均布压力下的力学模型及变形解析式,并进行了正确性验证。分析阀片开度随阀系结构参数变化的规律,在此基础上建立驾驶室减振器阻尼分段特性仿真模型,并通过仿真实例与试验进行了对比验证。结果表明,不同速度下阻尼力仿真结果与试验结果相对偏差均在6.19%以内,说明所建立的驾驶室减振器阻尼分段特性仿真模型可较为真实地复现减振器的动态阻尼特性。     

基于模型参考方法的车辆非线性主动悬架反推控制

针对车辆悬架系统存在的参数不确定性,提出一种基于模型参考控制的车辆非线性主动悬架反推控制器设计方法。建立悬架系统非线性模型,引入高低通滤波器,根据悬架动行程改变高低通滤波器的通频带宽,设计一种理想的模型参考系统。在此基础上,构造被控悬架系统与模型参考系统之间的车身位移和速度跟踪误差,基于反推控制方法和Lypaunov理论设计了误差跟踪反推控制器。通过仿真实验验证了所提出的误差跟踪反推控制器的有效性和跟踪精度。     

悬架系统非线性元件对平顺性和道路友好性的影响

该文采用统计线性化法分析了货车悬架系统中两级变刚度复式钢板弹簧、液力减振器等非线性元件对车辆平顺性和道路友好性的影响. 试验结果表明考虑悬架系统非线性元件的影响时车辆振动状况的模拟值更接近实际情况.     

基于有限元分析的磁流变阻尼器动态响应

针对阻尼器特殊的结构特点,通过静态磁场仿真确定阻尼器的磁路结构。利用ANSYS 软件对阻尼器进 行瞬态磁场有限元仿真,获得阶跃电压作用下阻尼器的瞬态磁场响应过程,通过与简化数学模型的对比得出涡流对 阻尼器电磁响应时间的影响,并由磁场有限元仿真结果获得流道内磁流变液的剪切屈服应力时程曲线。通过阻尼器 动态响应时间测试实验获得激励电流作用下阻尼力的实测响应时间。结果表明：计算获得的剪切屈服应力时程曲线 与阻尼力的实测响应过程基本吻合,说明电磁响应是影响磁流变阻尼器动态响应的主要因素。     

管路参数对重载车辆悬挂系统动态性能影响研究

以某重载车辆悬挂系统为研究对象,基于功率键合图-方块图方法建立了悬挂油缸、管路及蓄能器的数学模型,并借助于Matlab/Simulink建立了仿真模型.重点就不同液压管路管径、不同工作频率对悬挂系统性能的影响进行了仿真分析并进行了样车试验对比验证.结果表明:液压管路中液体特有的惯性效应、流动阻力损失等因素对悬挂系统性能影响很大.对于外置蓄能器油气悬挂系统,管径由原有的16 mm增至30 mm后,整车垂向加速度均方根值降低50%,不同液压管路管径的选取直接影响整车行驶平顺性;工作频率越高,液压管路管径对系统动态性能的影响越大.