履带车辆悬挂系统磁流变液减振器的研究

履带车辆被动式悬挂系统的设计是在某一确定的常用车速和地表形状下,确定系统的弹簧刚度和阻尼系数等基本参数以达到其工作性能的最佳化,对工况的适应性较差。建立在减振器基本结构形式不变的前提下,采用磁流变液减振器的半主动悬挂系统,可以使车辆在各种工况下都保持其耗能减振性能的最优化。通过理论分析,这种叶片式MRF减振器提供的阻尼力可完全替代原减振器,并具有更优良的控制性和适应性。     

汽车悬架磁流变减振器的优化设计及仿真

基于磁流变减振器在汽车悬架减振系统半主动控制中的广泛应用,根据磁流变液的特点和磁流变减振器阻尼力与结构参数的关系,设计了新型的磁流变减振器,并对影响磁流变减振器性能的参数进行了优化和仿真.仿真计算表明,该磁流变减振器设计是一种能优化阻尼力的有效算法.     

单筒式磁流变减振器优化设计

磁流变减振器的结构设计是一个非线性多目标优化问题,基于对磁流变减振器主要结构参数的分析和讨论,参照减振器实际功能需求,考虑减振器的加工工艺及安装尺寸等因素,设计了结构为双线圈单筒单出杆型式的磁流变减振器,为汽车半主动悬架的开发设计奠定基础。     

用于汽车悬架的磁流变减振器研究综述

磁流变液在汽车半主动悬架中的应用倍受关注。介绍了磁流变液的特性及磁流变减振器的工作原理,结合国内外最新研究成果,综述了用于汽车悬架的MR减振器的结构形式、仿真模型、控制方法和测试技术,并对今后的研究工作重点进行了探讨。     

基于磁流变减振器不确定半车悬架模型的半主动鲁棒控制研究

在分析半车悬架结构不确定性的基础上,建立了磁流变减振器半主动控制的半车模型,设计了鲁棒控制框图和鲁棒控制器.为了提高运行速度和便于工程实现,对所设计的高阶控制器进行了降阶处理,并进行了被动悬架、标准鲁棒控制半主动悬架和降阶控制器半主动悬架的频域分析.结合鲁棒控制器和半主动控制策略,在Simulink环境下构建了完成了被动悬架和降阶鲁棒控制器组成的半主动悬架时域仿真模型,对车辆在不同等级路面、不同行驶速度情况下的舒适性进行了全面的仿真研究和分析.仿真证明,所设计的鲁棒控制器和处理方法满足工程需要,相对于被动悬架车辆簧载质量垂向振动均方根值降低了14.1%以上,俯仰角架速度均方根值降低了31%以上,控制效果良好,乘坐舒适性得到提高.     

滞回模型磁流变减振器半主动悬架模糊控制

为了获得磁流变减振器便于控制的精确力学模型,在正弦激励下对磁流变减振器进行了特性试验,利用试验数据拟合了一种滞回模型,以此来表示磁流变减振器的动态响应特性,比较由此模型仿真和实测的阻尼力,表明此模型既能较好地描述其滞回特征,亦能简单明了地表达逆向动态特性,可在开环控制策略下容易地获得理想的阻尼力,利用此模型设计了一个开环控制策略下的模糊控制器,比较所设计的模糊控制器和天棚控制器及被动悬架的性能,采用四分之一悬架模型采进行分析和仿真,随机路面激励下的数值仿真进一步证实了此控制器的有效性,其综合性能比天棚控制和被动悬架均有较大幅度的提高.     

基于磁流变技术的车用减震器

磁流变液具有响应快、可控性强、能耗低、工作温度范围宽等特点,已成功应用在车辆减振控制领域。介绍了磁流变技术的发展概况,对其流变特性及磁流变减震器的力学模型及其工作模式进行了分析,对今后的研究重点进行了探讨。     

磁流变减振器半主动悬架的系统时滞

时滞导致磁流变减振器可控阻尼力的不同步,降低了车辆半主动悬架的性能及其稳定性,因此时滞问题是近年来半主动悬架的研究热点之一。基于RD-1005-3磁流变减振器的响应特性,在半主动悬架临界时滞理论分析的基础上,建立含有时滞的磁流变半主动悬架的数学模型与传递函数,分析时滞对悬架幅频特性的影响;通过对临界时滞数值解的分析,为磁流变半主动悬架控制系统的时滞研究提供理论依据。在模糊控制策略的基础上,运用Smith预估补偿控制对系统进行时滞补偿,并在Matlab中进行仿真分析。对搭建的单质量磁流变半主动悬架系统进行台架试验,仿真和试验数据均表明进行时滞补偿的系统很好地改善了悬架性能。     

汽车悬架的磁流变减振器阻尼力调节特性的研究

以磁流变阻尼控制方法为向导,研究汽车悬架系统中的磁流变减振器阻尼力的调节原理,以高斯白噪声的路面为输入,分析汽车被动与半主动悬架系统中的磁流变减振器的黏性阻尼力和库仑阻尼力的调节特性,讨论半主动悬架系统的磁流变减振器的最优控制方法,通过计算机仿真,获取半主动悬架系统最优控制的磁流变阻尼力的控制电流随路面激励而变化的关系.     

基于磁流变减振器的半主动悬架时滞变结构控制

针对控制输入通道中存在的时滞对磁流变半主动悬架系统控制品质的影响,建立含时滞的1/4汽车磁流变半主动悬架模型。从磁流变半主动悬架系统的时滞微分方程出发,根据滑模变结构控制理论设计出磁流变半主动悬架系统时滞依赖滑模控制器。通过理论推导,利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)处理方法把系统时滞稳定的条件转化为LMI可行性分析,保证系统稳定的最大临界时滞求取转化成LMI中的广义特征值最小化问题。Matlab/Simulink仿真及道路模拟振动台上实车试验结果表明,在系统临界时滞范围内,时滞依赖滑模控制器能从根本上保证系统的稳定性,削弱时滞对系统控制效果的影响,有效地改善汽车的乘坐舒适性。     

GENERALIZED ASYMMETRIC HYSTERESIS MODEL OF CONTROLLABLE MAGNETORHEOLOGICAL DAMPER FOR VEHICLE SUSPENSION ATTENUATION

A generalized model is synthesized to charaterize the asymmetric hysteresis force-velocity(F-v) properties of the magneto-rheological (MR fluids damper. The model is represented as afunction of the command current, excitation frequency, and displasement amplitude, based on thesymmetric and asymmetric sigmoid functions. The symmetric hysteresis damping properties of thecotrollable MR.damper and properties of the conventional passive hydraulic damper can also bedescribed by the proposed model. The validity of the model is verified by experiments, which showthat the results calculated from the model are consistent with the measured data. In addition, it isshown that the model applies to a wide vibration frequency range. The proposed model has potentialapplication in vehicle suspension design employing the symmetry MR-damper, and also in developingtie asymmetry MR-Damper especially for the vehicle suspension attenuation.     

磁流变减振器滞环特性试验及建模方法

由于磁流变减振器数学模型滞环特性描述通常不能兼顾简洁、精确,而限制其实际工程应用,因此,设计用于数学模型,参数辨识和验证的几组不同的连续变化的激励振幅、频率和电流强度,并应用实物磁流变减振器进行动态特性测试。根据测试结果分析无电流输入以及激励位移、速度和电流强度变化时,磁流变减振器的弹性、阻尼、电流饱和等基本特征的动态非线性特性。依据试验分析结合非线性粘塑性模型和简单非线性Bingham模型,提出应用神经网络理论中神经元S型传递函数,实现减振器活塞运动方向发生变化时力―速度特性模型中阻尼力的平滑过渡;同时借鉴非线性滞环双粘性模型以活塞加速度方向的变化,判断压缩屈服和拉伸屈服两个不同过程的方法,建立描述磁流变减振器滞环特性的数学模型。进一步分析所建模型中可控阻尼力部分各个参数的物理意义。通过试验数据对S型滞环特性数学模型进行参数辨识,并重点分析速度―力特性曲线所形成滞环的斜率及宽度相关参数的可控特性,最后以试验数据验证S型滞环模型的正确性。     

SEMI-ACTIVE CONTROL OF VEHICLE SUSPENSION WITH MAGNETO- RHEOLOGICAL DAMPERS PART Ⅱ—EVALUATION OF SUSPENSION PERFORMANCE

The design and analysis of an intelligent vehicle suspension with MR dampers should address hybrid semi-active control goals, such as rejection of current-switching discontinuity and MR-damper hysteresis, asymmetric damping from the symmetric MR-damper design, robustness on the vehicle operation parameter uncertainties and consideration of essential multiple suspension goals. Following the proposed skyhook-based asymmetric semi-active controller （Part I ） for achieving the above goals, herein, a set of suspension performance measures and three kinds of varying amplitude harmonic, rounded pulse and really measured random excitations are systematically defined, and the sensitivity of quarter-vehicle MR-suspension performance to variations in operating conditions is thoroughly analyzed. The results illustrate that the proposed skyhook-based semi-active MR-suspension in the asymmetric mode yields relatively superior dynamic responses to meet the multiple suspension performances of ride, rattle space, road-holding and dynamic tire force transmitted to the pavement, and has desirable robustness on variations in operating conditions of vehicle load and speed and the road roughness.     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统振动特性与控制的再研究

对先前提出的理论分析模型进行适当改进，用新模型对支承在磁流变液阻尼器上的单盘悬臂柔性转子系统的振动特性和控制技术进行再研究。研究表明，随着磁流变液阻尼器的库仑阻尼力的增大，系统在无阻尼临界转速处振幅明显下降，但在两阶临界转速之间的一定转速区振幅增加；同时，随着库仑阻尼力的增加，阻尼器轴承处的振幅在几乎所有转速时都被减小，甚至在某些转速区间该轴承被“锁住”，而且轴承能够振动的区间越来越窄。这说明转子系统从一个弹性支承系统逐步转化为一个准刚性支承系统，阻尼器支承的有效刚度越来越大，使得一阶有阻尼临界转速逐渐提高，并逐渐接近刚支临界转速。根据这些特性，提出通过开关控制抑止转子通过两阶临界转速过程中的振动，并使转子振幅在全转速区达到最小。仿真结果表明，系统能平稳通过两阶临界转速。     

基于混合模式的汽车磁流变减振器阻尼特性分析与测试

根据牛顿流体模型和滨汉塑性流体模型 ,分别对混合工作模式的汽车磁流变减振器进行了理论分析研究。按照长安微型汽车的技术要求 ,设计和制作了汽车磁流变减振器 ,并对此进行了试验测试。试验结果表明 ,应用所提出的理论分析模型是可行的 ,对设计特殊阻尼特性的磁流变减振器有一定的指导意义。     

基于磁流变阻尼器的铁道车辆结构振动半主动控制

在建立铁道车辆柔刚体系统垂直动力学模型的基础上,应用独立模态空间控制理论和最优控制理论,对影响车辆垂直运行平稳性的车体低阶弯曲结构振动和浮沉、点头等刚体振动进行控制。根据铁道车辆悬挂系统的特点,提出采用磁流变阻尼器作为作动器,以降低车体垂直加速度进而改善运行平稳性为目标的半主动控制策略,来实现在性能改善和能量消耗之间的协调,在ADAMS和Matlab/Simulink?环境下,应用机械系统和控制系统联合仿真技术,对采用半主动控制策略的整车性能进行仿真研究。仿真结果显示该半主动控制策略能较好地抑制车体第一阶弯曲模态的结构振动,并可改善车辆运行平稳性,针对铁道车辆系统的磁流变阻尼器在设计上是可行的。     

车辆半主动悬挂开关控制特性的研究

研究了车辆半主动悬挂在速度反馈开关控制模式下的控制规律及系统幅频特性。通过仿真计算,对不同阻尼控制规律下系统的幅频特性进行了对比;分析了在单自由度半主动悬挂模型中的开关颤振现象及其原因;提出了以减振器的相对速度为反馈信号的能避免颤振的控制规律,简单且易于实现。     

磁流变抛光的材料去除数学模型

对磁流变抛光液在抛光区域的固态核分布进行了理论分析。在这基础上,以Preston方程为根据,即被加工工件表面材料去除率与压力参数p成正比的关系,该压力由磁化压力和流体动压力组成,建立磁流变抛光的材料去除数学模型。在自研的试验装置上利用磁流变抛光方法加工BK7平面镜工件,验证了数学模型的合理性。     

电流变阻尼器的频率自适应减振控制

在分析了影响电流变阻尼器的粘性阻尼和屈服阻尼的诸多因素后，提出利用多层电极结构来扩大阻尼器的可控范围。研制了一套可测试电流变阻尼器阻尼系数、响应时间和耗散功率的静特性测试系统。为了充分利用阻尼器的可控范围，对阻尼器与减振系统的匹配设计进行了研究。针对电流变阻尼器的阻尼力具有非线性的特点，提出了以平均阻尼匹配减振系统最佳被动阻尼的设计准则。最后利用电流变阻尼器对双层隔振系统，以正弦扫频信号作为激励，通过在线主导频率的识别，进行了自适应阻尼减振控制试验，结果表明共振频率和高频的振幅减振效果均达到３０％以上。     

基于磁流变减振器的汽车半主动悬架非线性控制方法

考虑磁流变减振器阻尼力和悬架弹性元件非线性特性,建立车辆半主动悬架非线性动力学模型。应用微分几何非线性控制,经过适当的非线性状态和反馈变换,实现半主动悬架非线性系统的精确线性化,并对系统实施非线性状态反馈控制;根据预定的控制目标及模糊控制策略调节控制参数,设计模糊控制器,对悬架系统进行了控制仿真研究;利用神经网络模式识别能力对输入数据处理辨别,设计控制网络层,从而达到提高悬架工作性能,改善汽车行驶舒适性的目的。将三种非线性控制方法的仿真结果进行分析比较表明:经模糊控制或神经网络控制后的悬架承受的冲击响应小、振动强度低,比微分几何控制能获得更优异的性能。