车辆主动悬架的模糊PID控制仿真

根据某车型悬架参数,建立了1/4车主动悬架Matlab/Simulink模型,选择簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷作为控制目标量,采用模糊PID复合控制技术,针对该悬架模糊控制模型的设计及仿真。仿真结果表明:与被动控制、PID控制的悬架系统性能相比,该控制策略系统的簧载质量加速度和轮胎动载荷有了显著降低,有效改善了乘坐舒适性。     

电磁混合主动悬架多模式协调切换控制

针对直线电机主动悬架输出力相对较小而影响减振性能的问题,设计了电磁混合主动悬架结构和多模式协调切换控制策略。首先,动态调整引力常数提升引力搜索算法的全局搜索能力和局部开发能力,解决了引力搜索算法易早熟收敛、陷入局部最优的问题;其次,根据不同控制目标设立相应的适应度函数,利用改进后的引力搜索算法优化对应目标函数下线性二次型最优（linear quadratic gaussian,简称LQG）控制的加权系数;最后,分析并确定了电磁混合主动悬架在不同车速下的电磁阀最优控制电流,设计电磁混合主动悬架的电流切换控制器,仿真分析悬架的减振性能,并开展台架试验。仿真与试验结果表明：相比LQG控制,多模式协调切换控制的悬架系统低速时簧载质量加速度均方根值减小31.09%,高速时轮胎动载荷均方根值减小32.20%,中速时簧载质量加速度均方根值和轮胎动载荷均方根值分别减小25.28%和23.56%;多模式协调切换控制策略能有效提升车辆的平顺性和操纵稳定性。     

电液比例控制半主动悬架研究

针对车辆平顺性与安全性问题,该文提出了一种基于力输出的新型电液比例控制半主动悬架系统。并建立了1/4半主动悬架模型,应用变论域模糊控制策略进行了AMESim和Simulink的联合仿真,结果表明经过变论域模糊控制策略后的1/4半主动悬架较被动悬架簧载质量加速度降低了34.3%;悬架动挠度降低了7.3%;非簧载质量加速度降低了10.6%。     

基于H∞状态反馈的商用车准零刚度空气悬架系统半主动控制

为进一步提升复杂行驶工况下配备空气悬架商用车的综合隔振性能,提出一种基于准零刚度空气悬架新构型的阻尼控制方法。首先,结合气体热力学、悬架动力学理论建立准零刚度空气悬架系统非线性模型,将悬架非线性恢复力表达式通过Taylor级数展开,把1/4车辆准零刚度空气悬架半主动控制模型归纳为考虑刚度参数不确定的线性系统。其次,引入Lyapunov稳定性理论,构建考虑悬架簧载质量加速度、动行程及轮胎动载荷的多目标性能输出指标并考虑受限约束,采用线性分式变换设计H_∞状态反馈控制策略,同时设计基于车身高度传感器为输入的Luenberger状态观测器,并将控制律设计问题转化为线性矩阵不等式的凸优化问题。最后,仿真和硬件在环实验结果表明,所提出的准零刚度空气悬架结构及半主动控制方法行之有效,能在不牺牲悬架动行程和少牺牲轮胎动载荷的前提下大幅降低簧载质量加速度,提升商用车悬架多目标综合性能。     

主动悬架的二阶滑模容错控制研究

针对主动悬架执行器故障,基于终端滑模和二阶超螺旋滑模算法,研究不同路面激励及不同执行器故障下悬架系统特性,实现主动悬架容错控制的目的.首先建立了七自由度悬架模型和非线性液压执行器模型,将悬架系统分为簧载质量运动的内部动力学和含有执行器子系统的外部动力学;然后引入非奇异快速终端滑模控制器来抑制簧载质量运动加速度,并利用超螺旋滑模控制器来跟踪终端滑模产生的期望控制力,使主动悬架在外部干扰及执行器故障工况下仍能保持期望性能;最后利用Lyapunov方程证明了超螺旋滑模控制器的稳定性.仿真结果表明:控制算法能有效提升车辆振动系统的性能;相比于传统的H∞控制,二阶滑模能更有效地提升系统的可靠性.     

基于ADAMS客车空气悬架振动特性仿真研究

通过试验获取了1T15M-2膜式空气弹簧在不同初始气压下的刚度特性曲线,以空气弹簧的刚度特性曲线为基础,在ADAMS环境下建立了1/4客车空气悬架的多体动力学仿真模型,仿真研究了激振频率与振幅、簧载质量对空气悬架振动特性的影响.仿真结果表明:在保持车身高度不变的前提下,簧载质量的变化对空气悬架固有频率影响不大;在低于共振区范围内,簧载质量的变化对车身加速度的影响不大,但当激振频率高于共振区后,车身加速度随簧载质量的增大而减小,激励振幅的增大对空气悬架位移传递率影响不大,车身加速度随激励振幅的增大而线性增大.     

基于时滞稳定的车辆主动悬架控制研究

在建立含时滞的车辆1/4主动悬架动力学微分方程模型的基础上,通过PID控制策略及含时滞的线性常微分方程理论推导出了模型的稳定条件,采用了Routh-Hurwitz稳定判据的方法分析了模型的稳定性条件,计算出了系统的临界失稳时滞时间。通过Matlab/Simulink实例仿真,结果表明当取临界时滞时间0.153 s时,与无时滞PID控制相比,簧载质量垂向加速度幅值范围及均方根值增加了1.2倍左右,系统处于临界稳定。当时滞时间τ=0.18 s时,簧载质量垂向加速度幅值范围及均方根值急剧增加了2.5倍左右,系统出现不稳定的混乱振动状态。计算分析与仿真结果证明了Routh-Hurwitz稳定判据能为主动悬架设计及时滞失稳机理奠定理论基础。     

一种馈能型混合悬架的多模式协调控制

为了有效控制车辆悬架振动及回收振动能量,提出了一种基于滚珠丝杠式作动器和磁流变减振器的车辆馈能型混合悬架结构。建立了1/4车辆2自由度混合悬架动力学模型,分析了混合悬架的主动控制模式和具有电磁阻尼力反馈调节的半主动控制模式,设计了混合悬架多模式协调控制器,并利用MATLAB/Simulink软件对混合悬架多模式协调控制的动态性能、悬架系统的自供能进行了仿真分析,开展了混合悬架台架试验研究。仿真和试验结果表明：与被动悬架相比,随机路面谱输入条件下混合悬架的簧载质量加速度均方根减小了30%以上,混合悬架减振效果显著。     

一种汽车磁流变半主动悬架的研制

为了改善车辆平顺性和行驶安全性,设计了一种基于单出杆式磁流变减振器的汽车半主动悬架。在分析传统的磁流变减振器力学模型的基础上,提出了一种改进的磁流变减振器多项式模型,试制了磁流变减振器样机,进行了磁流变减振器的力学特性试验,设计了半主动悬架天棚控制器、地棚控制器和LQG控制器,进行了不同控制策略的对比仿真分析,开发了磁流变半主动悬架试验测试系统,开展了该磁流变半主动悬架的LQG控制台架试验测试。结果表明,所研制的磁流变减振器耗能效果良好,能够最大限度地发挥振动衰减功能。与被动悬架相比,在4Hz和5Hz正弦激励下磁流变半主动悬架的簧载质量加速度分别降低15.80%和23.36%,在随机路面激励下簧载质量加速度降低19.46%。     

混合空气悬架多工况阻尼自匹配协调控制

为了改善不同行驶工况下车辆悬架系统的动态性能,提出了一种基于空气弹簧和直线电机作动器的混合空气悬架结构。在分析混合空气悬架结构与原理的基础上,建立了1/4车辆动力学模型、空气弹簧刚度模型以及直线电机作动器阻尼力模型;设计了混合空气悬架的多模式阻尼自匹配协调控制策略,并分析了不同工况下的空气弹簧模式和直线电机阻尼自匹配方法;在不同工况下对悬架的各项动态性能进行了仿真,并开展了台架试验。仿真结果表明,混合空气悬架多模式阻尼自匹配协调控制策略能够适应不同工况条件,改善了悬架各项动态性能。试验结果表明,与被动悬架相比,混合空气悬架多模式阻尼自匹配协调控制下悬架的簧载质量加速度降低了28.08%。     

量纲一化的悬架参数设计及评价方法

提出一种量纲一化的悬架参数设计及评价方法。将悬架系统性能评价指标进行量纲一化描述,并分析了量纲一算子对簧载质量加速度、悬架动挠度、轮胎动态压缩的影响。考虑悬架刚度和阻尼非线性与簧载质量不确定性因素,结合雷达图评价了多种参数组合下的悬架的折中性能,从而获得最佳的参数组合。结果表明,该方法可对具有参数非线性和质量不确定性悬架系统的性能进行有效的综合评价,对实际工程设计具有指导意义。     

汽车磁流变半主动悬架混合天棚控制仿真

设计开发有效的控制策略是实现半主动悬架功能的关键。在分别对天棚控制和地棚控制半主动悬架的工作域分析的基础上,兼顾天棚控制和地棚控制各自优点,提出并设计了一种混合天棚半主动悬架控制算法,建立了汽车半主动悬架系统动力学模型,进行了磁流变减振器的力学试验建模,开展了磁流变半主动悬架的混合天棚控制仿真分析。结果表明,相对于被动悬架,混合天棚控制半主动悬架的簧载质量加速度降低了9.4%,悬架动挠度降低了20%,轮胎动载荷降低了3.2%。混合天棚控制半主动悬架不仅能够降低簧载质量加速度,同时明显减小了悬架动挠度和轮胎动载荷,提高了汽车的平顺性和操纵稳定性。     

1/4车辆半主动悬架的模糊控制研究

针对2自由度的1/4车辆半主动悬架模型,以被动悬架系统为参考模型,运用模糊控制方法设计了半主动1/4车悬架的模糊控制器.设计了3个输入和输出变量,在MATLAB/Simulink里建立了以模糊推理规则为基础的控制器,路面输入采用白噪声,仿真结果表明,该控制方法可以很好的降低车辆悬架的簧载质量的垂直加速度,以便提高车辆的平顺性和舒适性.     

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.     

一种带空气悬架的剪式驾驶员座椅振动特性仿真研究

提出了一种将空气弹簧作为弹性元件的剪式驾驶员座椅系统方案,采用动力学仿真软件ADAMS建立了该系统的多体动力学仿真模型,模型中的空气弹簧用实际空气弹簧非线性刚度曲线转化的一元力描述。基于此模型,仿真研究了座椅悬架系统动态特性随激励频率和等效簧载质量变化的规律。研究结果表明,位移传递率η在隔振区则随m的增大而减小;当激励频率较低时,等效簧载质量m对加速度均方根值几乎没有影响;当激励频率增大到一定值后,随着等效簧载质量m的减小,响应加速度均方根值增大;响应的位移和加速度与激励相比较,响应均滞后激励约1/8个周期。     

基于多体动力学车辆操纵稳定性影响因素分析

操纵稳定性是自卸车安全高效运输的重要保证,影响其的因素较多,正确建立分析模型是研究影响因素的重要前提。结合自卸车所采用的油气悬架系统的结构和性能特征,基于多刚体动力学法,建立4自由度某自卸车的动力学模型和数学模型。在时不变输入状态下,采用稳定性理论分析,判断整车系统具有稳定性的条件。基于所搭建的整车多体动力学模型,整车在满载与空载时,对车辆簧载质量质心位置、轴距、悬架系统参数等主要结构参数变化时,各状态参数的响应进行分析,获得主要参数变化对整车操纵稳定性的影响。由分析结果可知:当簧载质量质心越靠近前轴时越有利于提高操纵稳定性;侧倾轴线与簧载质量质心的高度对质心侧向速度与横摆角速度影响较小;悬架的刚度对整车质心处的侧向速度和横摆角速度的影响较小;相同条件下,应该选择轴距较长的设计;车辆前悬架刚度取值越小,而后悬架取值越大,则车辆稳态转向时,簧载质量的侧倾角越小;簧载质量质心越靠前越有利于提高车辆的操纵稳定性;所采用的研究方法和获得的研究结果为此类设计提供参考。     

非线性二自由度主动悬架滑模控制方法的研究

以非线性二自由度主动悬架模型为研究对象,分析与验证了基于参考天棚模型的滑模控制算法在非线性悬架控制中的有效性。根据参考天棚模型和非线性二自由度模型中簧载质量位移和速度相等,利用滑模控制方法,给出了非线性二自由度主动悬架的控制力的计算方法。试验测试了有无控制时非线性二自由度主动悬架系统中簧载质量的加速度,验证了主动悬架的控制力的计算方法的有效性。给出了参考天棚模型中天棚阻尼系数的选择方法,研究了控制参数对非线性二自由度主动悬架控制效果的影响。基于非线性二自由度主动悬架模型,计算分析了滑模控制和线性二次型最优(Linearquadraticregulator,LQR)控制的主动悬架性能指标。结果表明:对于非线性二自由度悬架系统,基于参考天棚滑模控制的主动悬架系统可以获得更优的性能指标。     

车辆液压半主动悬架数学模型分析和仿真研究

该文建立并分析了车辆四分之一悬架的数学模型，根据系统参数时变的特点，对该系统进行了频域和时域的仿真，利用模糊控制方法对簧载质量的垂直加速度进行控制并与被动悬架进行了比较，结果表明：在阶跃和正弦二种激励信号激励下，半主动悬架簧载质量的垂直加速度均方根分别下降了35％，29％，结果证明了该控制方法的优越性及它对车辆行驶平顺性改善的可行性和有效性。     

空气悬架系统的模糊控制与仿真

针对1/4空气悬架模型,设计了一多输入多输出的模糊控制器,对空气悬架系统空气弹簧刚度和减振器阻尼进行集成控制,并利用MATLAB/SMULINK软件进行仿真研究.从结果中可以看出,与被动空气悬架比较,该控制策略下的空气悬架能降低簧上质量加速度,具有较好的鲁棒性,使车辆平顺性有一定程度的提高,为空气悬架的集成控制提供了理论依据.     

汽车半主动悬架控制策略研究

针对汽车被动和主动控制悬架系统存在的问题,建立了半主动悬架的控制模型,提出了一种联合的天棚地棚控制策略。讨论了天棚阻尼控制的改进算法和天棚地棚联合控制的仿真结果,发现只要改变天棚地棚联合控制调节因子α值,就可以改变阻尼在簧载质量与非簧载质量之间的分配,进而可以使簧载质量和非簧载质量都达到理想的控制效果。