非线性耦合油气悬架系统动力学建模与仿真研究

针对某型工程车辆的油气悬架系统,确定了含非线性刚度和阻尼的油气悬架和轮胎的数学模型,并根据虚位移原理推导了油气悬架恢复力和轮胎恢复力之间关系的解析表达式.结合工程实际,基于有限元动力学方法,采用连接单元来模拟非线性刚度和阻尼特性,建立了油气悬架和轮胎耦合的非线性悬架系统动力学模型,并通过施加正弦载荷、冲击载荷和阶跃载荷,揭示了油气悬架系统的特性.该方法为同类型悬架系统动力学建模提供了借鉴,结果为悬架系统和汽车系统动力学的研究提供了参考.     

后悬架结构对铰接式自卸车平顺性影响分析

悬架结构对车辆平顺性具有重要影响,对电传动铰接式自卸车独立式摆臂平衡梁式和油气平衡后悬架结构对整车平顺性影响进行对比分析,通过平顺性评价指标对两种模型进行评价。针对油气弹簧非线性特性,运用泰勒展开将油气弹簧非线性弹性力展开成5次多项式形式。根据两种形式悬架结构特点,通过拉格朗日方程分别建立10自由度油气平衡悬架整车平顺性动力学模型和8自由度摆臂平衡梁结构整车平顺性动力学模型。采用正弦波叠加法模拟随机路面,时域内对两种动力学模型进行求解,通过平顺性评价指标对两种整车模型进行评价。分析在ISO C级路面、车速30km/h分别空载和满载两种典型工况进行两种悬架结构整车性能分析。结果可知:两种悬架结构整车满载工况平顺性要优于空载;两种模型平顺性在满足8小时"疲劳—降低工效"时间要求上,需要进一步对其结构进行改善和优化;相比而言油气平衡悬架模型平顺性优于摆臂平衡梁。     

油气悬架工程车辆的侧翻稳定性研究

本文建立了单气室油气分隔式油气悬架的非线性数学模型,和车辆瞬态转向的单轴动力学模型。并结合油气悬架和板簧悬架的具体参数对车辆瞬态转向稳定性进行了仿真研究,得出了与板簧悬架相比,油气悬架可以提高工程车辆的转向行驶侧翻稳定性的结论。     

兼顾时频域特征量提取的非线性油气悬架参数识别

针对完全基于时域或完全基于频域的非线性参数识别方法的局限性，提出了一种兼顾时频域特征量提取的非线性油气悬架参数识别方法。在建立含非线性油气悬架车辆动力学仿真模型的基础上，采用快速傅里叶逆变换法获得标准路面不平度等级的输入激励，结合小波分析和滤波处理提取实验结果的时频域特征量，构建非线性油气悬架参数识别的优化模型，通过最小化仿真结果与实验结果在时频域的特征量，实现了非线性油气悬架参数在实际工况下的准确识别。识别的定量与定性分析表明了识别结果的准确可靠。通过将路面时域建模技术、小波滤波技术和优化模型构造方法与模拟退火算法的有机结合，为非线性悬架系统的参数识别提供了一种有效可靠的方法。     

非线性汽车悬架系统建模与仿真研究

详细研究了传统非线性弹簧悬架、半主动悬架和非线性悬架的动态特性。在建立其动力学模型的基础上,利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真,给出了仿真模型。其中对于非线性弹簧悬架采用摄动法进行求解。最终的数值仿真结果表明,悬架系统选用合适的非线性弹簧模型比采用线性模型更符合实际。而采用相对控制的半主动悬架可以获得更好的行驶平顺性和乘坐舒适性。     

铰接式自卸车橡胶弹簧悬架系统的动力学建模与分析

基于XAD250铰接式自卸车悬架结构拓扑关系，建立了橡胶弹簧悬架系统及整车的非线性数字化模型；在ADAMS软件中生成了等级路面后，以不同载荷和车速对样机进行了动力学仿真分析。分析结果表明：前悬架橡胶弹簧刚度的非线性特性能满足驾驶室在不同载荷下具有等支承频率，从而保证稳定的行驶平顺性要求；后悬架系统在轻载荷下较之重载荷具有较高的支承频率，这会影响到车辆的整体行驶平顺性。对后悬架橡胶弹簧刚度进行了优化，优化后橡胶弹簧的非线性刚度曲线能够使车辆保持稳定且有良好的平顺性。     

油气悬架的应用及性能控制研究进展

油气悬架既具有传统的被动悬架性能，又具有慢主动悬架结构特征的综合性能，能够最大限度满足工程车辆平顺性和操纵稳定性方面的要求。根据国内外各类油气悬架系统先进技术及应用，分析了油气悬架系统性能控制的研究进展，并进行相应的评价。     

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。     

基于键合图理论的主动油气悬架仿真研究

基于2自由度1/4主动油气悬架的振动模型,建立了其对应的键合图模型。根据键合图模型详细推导了具有非线性特性的油气悬架状态方程,充分体现了键合图理论在分析不同能量域耦合系统中的优越性。利用MATLAB强大的计算能力,对状态方程进行仿真,对比了主动油气悬架与被动悬架的特性,结果表明主动控制的油气悬架有效减少了车身加速度,提高了行驶平顺性。     

汽车非线性悬架系统的分数阶PD~μ控制研究

根据1/4车辆非线性悬架系统动力学模型,采用频域分析和控制性能优化方法设计出可控悬架系统的分数阶PDμ控制器。仿真结果表明:相比传统的整数阶PD控制情形,即使汽车在不同车速和等级道路行驶工况条件下,分数阶PDμ控制器对非线性悬架系统均能获得更优的控制效果,能进一步降低车身垂直振动位移、速度和加速度数值,有效提高了车辆的行驶平顺性。研究结果可为设计汽车可控悬架系统提高乘坐舒适性提供了有用的控制方法参考。     

农用运输车油气悬架振动特性仿真研究

以农用运输车减振为目的,建立了二自由度农用运输车油气悬架系统的数学模型,分析了油气悬架系统数学模型的非线性特性。运用AMEsim仿真软件,采用阶跃信号、谐波信号和随机信号模拟农用运输车典型行驶路况,对比分析了被动悬架和油气悬架的振动特性,验证了数学模型的正确性。通过比较两种悬架的振动特性、非线性特性和车身高度偏离静平衡状态的程度等3项指标,表明采用油气悬架可明显改善农用运输车悬架的振动性能,提高行驶平顺性和乘坐舒适性。     

半主动油气悬架PID闭环控制研究

以半主动油气悬架1/4车辆模型为研究对象,提出了基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统。以上车振动速度和加速度为模糊控制器的控制变量,悬架的最优控制力为模糊控制器的控制输出,以悬架上、下车的振动位移和速度为PID闭环反馈,通过理论计算得到系统中连续可调阻尼阀产生的实时阻尼力,从而实现对油气悬架的PID闭环控制。结果表明基于模糊的半主动油气悬架PID闭环控制系统在车辆行驶平顺性和稳定性方面与被动油气悬架和采用模糊控制的半主动油气悬架相比具有较好的综合控制性能。     

基于刚柔耦合模型的电动轮自卸车平顺性分析与优化

为了分析和优化自卸车的平顺性,在国内某矿山上对某国产大型电动轮自卸车进行了平顺性试验,得到了其甲板、座椅等位置的振动加速度并进行了分析,结果表明,其行驶平顺性较差,应当对其进行优化。为了提高平顺性分析动力学模型的精确性,建立了包含柔性化车架的整车刚柔耦合多体动力学模型,并通过试验数据对模型进行了验证,结果表明,所建立的模型精度比纯刚体动力学模型提高了11.5%。针对非线性油气悬架的特点,以油气悬架结构参数为设计变量,以平顺性综合评价值为目标函数,建立了平顺性优化近似模型,采用Pointer算法对其平顺性进行了优化,结果表明,优化后自卸车的平顺性提高了27%。     

车辆悬架K&C特性分析

汽车作为一种交通工具已经融入到了大多数人的生活当中,悬架系统是现代汽车的重要组成部分。一个具有良好综合性能的悬架系统,对提高汽车的平顺性和操纵稳定性有着重要的意义。建立了整车动力学模型,在此基础上对七自由度整车模型进行简化,得到1/4悬架动力学模型。对影响汽车平顺性的主要参数K&C进行了理论分析,并在该理论分析的基础上采用分段方法描述了悬架K&C非线性特性表达式,从而为研究车辆整体性能和进一步了解悬架非线性特性的时域性提供思路。     

基于遗传算法的油气悬架非线性特征参数的无损评测

准确辨识油气悬架的非线性特征参数有利于提高车辆的乘坐舒适性和操纵性能。提出了一种基于遗传算法的非线性刚度和阻尼特性曲线的无损评测方法。在建立油气悬架激励与响应测试系统的基础上，采用少数离散点来表征刚度和阻尼两条非线性特征曲线，通过遗传算法来反求离散点的值，从而通过一次测试就能无损伤地整体得到油气悬架刚度和阻尼的特征曲线。     

基于整车平顺性的重载油气弹簧优化设计

从矿用车平顺性角度研究油气弹簧结构的设计和优化。建立参数化油气弹簧的非线性数学模型,将其引入至整车多体动力学模型,并分析该车在随机路面上的平顺性。根据平顺性的要求与该车簧载质量大的特点,选择簧载质量质心垂直振动加速度作为目标函数。针对该非线性整车悬架优化问题,采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法优化油气弹簧参数,提高整车平顺性。并用相同的方法优化简化半车振动模型,且将半车模型优化参数代入至整车模型进行对比分析。结果表明基于整车模型的悬架优化能获得更低的垂向加速度。     

基于MATLAB/Simulink的油气悬架非线性阻尼特性分析

结合国产某型半车架拖拉机的振动特性,设计了一种阻尼可调式前轴油气悬架。在分析其工作原理的基础上,建立了油气悬架数学模型,利用MATLAB/Simulink研究和分析了油气悬架的非线性阻尼特性。研究结果表明:油气悬架的阻尼具有明显的非线性特性;活塞阻尼孔的个数和尺寸变化改变油气悬架阻尼的示功图和速度特性曲线;可调节流阀的过流面积只改变油气悬架还原行程的阻尼特性,对压缩行程的阻尼影响不明显;外界激励的频率和幅值对阻尼的示功图有显著影响,但不改变阻尼的速度特性曲线。     

油气主动悬架车身高度非线性控制仿真和试验研究

对采用油气主动悬架的车辆车身高度进行控制时,由于摩擦力的影响,采用根据线性模型设计的常规ＰＩＤ等传统控制策略系统存在振荡现象。为解决这个问题,建立了悬架高度控制的非线性模型,通过分析油气悬架中存在的非线性因素,对ＰＩＤ控制的积分项系数进行切换控制,从而设计出一种变结构与ＰＩＤ联合控制策略。仿真结果和试验结果表明,与线性ＰＩＤ控制策略相比,此控制策略在消除系统振荡、获得较高控制精度等方面具有较好的控     

登高平台消防车油气悬架系统匹配及建模

为了克服传统的弹簧悬架线性特性的缺点,在登高平台消防车上采用先进的油气悬架技术。该研究根据车辆工作要求,对悬架系统进行了参数匹配计算,为油气悬架的设计提供了理论依据。根据双缸耦连物理模型,建立了刚度特性和阻尼特性的非线性数学模型,为油气悬架的参数优化奠定了基础。合理地选择油气悬架系统的工作参数将会进一步提高车辆的平顺性。     

油气悬架在全液压底盘上的应用与建模

为克服传统的弹簧悬架系统线性特性的缺点,在全液压底盘上采用先进的油气悬架技术。油气悬架系统具有非线性的变刚度特性和变阻尼特性,有助于提高车辆的平顺性和稳定性。根据车辆工作要求,对悬架系统进行部分参数计算,为油气悬架的设计提供理论依据。根据双缸耦连物理模型,建立刚度特性和阻尼特性的非线性数学模型,为油气悬架的参数选择和优化奠定基础。合理地选择油气悬架系统的工作参数,将会进一步提高车辆的平顺性和稳定性。