基于惯容器-弹簧结构体系的车辆悬架结构设计与试验

为进一步拓宽应用惯容器的车辆悬架结构设计思路,基于"惯容器-弹簧-质量"系统反共振,以并联的"惯容器-弹簧"二元件为结构基础构建两种不同车辆ISD悬架结构。通过遗传优化算法获得悬架结构参数,在频域范围内对比分析传统被动悬架及Ⅰ、Ⅱ型悬架系统性能。结果表明,所建悬架结构可有效抑制车身偏频处振动。对性能较优Ⅱ型悬架进行试验研究,搭建含Ⅱ型悬架结构的车辆四分之一悬架试验台架,在随机路面输入下对悬架平顺性评价指标定量分析。悬架动行程均方根值提升16.24%,轮胎动载荷均方根值提升6.75%,车身加速度均方根值略有改善。表明该悬架结构能有效改善车辆的行驶平顺性与操纵稳定性。     

基于惯质耦合振动作用的车辆ISD悬架性能研究

为研究惯容器与车辆ISD(Inerter-Spring-Damper)悬架系统耦合振动作用关系及其对悬架性能的影响,定义了惯质耦合系数,其表征了惯容器的质量阻抗与车身质量的耦合效应对悬架振动传递特性的影响程度。采用传递函数法和状态空间方程法分别建立了车辆1/4悬架的频域和时域模型,在此基础上仿真分析惯质耦合系数对悬架性能的影响。结果表明:与等刚度传统被动悬架相比,惯质耦合系数的增加可有效改善车身加速度、悬架动行程、轮胎动载荷在低频共振处的振动传递幅频特性,其幅频峰值分别降低了45.94%、37.5%和51.11%;车身加速度、悬架动行程、轮胎动载荷均方根值分别降低了5.41%、36.36%和6.19%,有效改善了车辆平顺性。     

基于AHP的车辆主动悬架LQG控制器设计

基于层次分析法（AHP）设计了一种能够降低车身加速度（BA）、悬架动行程（SWS）和轮胎动位移（DTD）的车辆主动悬架线性最优（LQG）控制器。首先建立了2自由度1/4车辆主被动悬架动力学模型;然后采用AHP确定了悬架各性能评价指标的加权系数并利用最优控制理论设计了车辆主动悬架控制器;最后在Matlab/Simulink环境下进行了仿真分析。对仿真结果进行对比后表明：在特定工况下通过对加权系数的合理选取,BA、SWS和DTD比被动悬架分别减小了18.73%、22.22%和4.76%,且主动控制力的均方根值为535.3994N。     

车辆ISD悬架系统网络综合及性能分析

为进一步改善车辆的乘坐舒适性,将惯容器元件应用到车辆被动悬架系统,构建ISD悬架,利用网络综合方法确定ISD悬架结构。以车身加速度均方根值为优化目标,求解出ISD悬架的正实阻抗传递函数,然后用惯容器、弹簧、阻尼元件将之物理实现出来,建立1/4车辆悬架模型。采用多目标优化方法对ISD悬架参数进行优化,在此基础上,分析随机和脉冲激励下ISD悬架系统的综合性能。结果表明,与传统悬架相比,ISD悬架系统具有良好的动态性能,车身加速度均方根值减小了26.83%,1~3 Hz范围内有效抑制了车身垂直振动,改善了车辆在低频段的乘坐舒适性。     

基于高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架优化设计与性能分析

为了探索应用高阶阻抗传递函数进行车辆ISD悬架结构设计时的性能提升效果。以双三次型阻抗传递函数作为研究对象,通过筛选应用机电惯容器的车辆ISD悬架的结构特征,利用无源网络综合理论的Foster变换,提出一种高阶阻抗传递函数的降阶转换方法;在1/4车辆悬架模型的基础上,利用改进的粒子群算法对系统的元件参数进行优化求解。仿真结果表明:应用高阶阻抗传递函数的车辆ISD悬架系统的隔振性能得到显著改善,其中,悬架动行程均方根值最多减小了20.63%,轮胎动载荷均方根值减小了11.22%。根据无源网络综合的最简实现判据,将降阶转换后的双二次传递函数进行网络综合被动实现,得到了具体的机械网络结构与等效的电网络结构,并给出了车辆ISD悬架系统的结构实现方案,进一步拓展了车辆ISD悬架工程化应用的思路。     

考虑客车平顺性的悬架参数优化设计

基于车辆系统动力学分析与最优化设计,按照客车行驶平顺性的评价标准,选取后桥上方乘客的加权加速度均方根值为评价指标,根据前、后悬架偏频的设计要求和前、后悬架频率的匹配关系,根据汽车的阻尼比、动挠度、动载荷的设计要求,优化前、后悬架的刚度值与阻尼值,使得加权加速度均方根值最小.仿真结果表明:原车的行驶平顺性得到了改善.     

混合型主动悬架电磁反力作动器的匹配研究

针对由电磁反力作动器与被动悬架构成的混合型主动悬架系统,建立了1/4车辆模型,在 Matlab环境下计算了动力吸振器分别安装在悬挂质量和非悬挂质量时的车身响应特性,以分析作动器参数及不同安装位置对平顺性的影响。结果表明：电磁反力作动器布置在非悬挂质量环节比较有利,且存在一吸振器固有频率变化对车身加权加速度方均根值较小的区域。对作用在非悬挂质量环节的作动器,以吸振器状态进行了参数优化,并就混合型悬架与被动悬架的车身幅频特性进行了比较,分析了混合型主动悬架作动器与轮胎之间的力传递特性,指出用车辆不同路面下被动悬架的轮胎最大载荷,作为选择作动器控制能力的参考依据。     

μ MOGA在可控减振器阻尼优化设计中的应用

采用微型多目标遗传算法μ MOGA进行可控减振器阻尼值的优化,选取前后悬架的阻尼参数作为优化变量,将车身振动加速度、悬架动行程及轮胎动位移均方根值作为优化目标,同时考虑悬架系统在不同的载荷、车速及路面等级条件下的特性,对可控减振器的三档阻尼值进行优化设计。根据优化结果,最终确定可控减振器“软/中/硬”三档阻尼值。各种悬架仿真测试证明该算法是一种高效率的多目标全局优化方法。     

车辆刚度阻尼多级可调式油气悬架系统分析及控制研究

针对传统可控悬架系统刚度阻尼调节过程中存在的模型构建难、精度要求高且能耗偏大等问题,提出一种基于高速开关电磁阀的刚度阻尼多级可调式油气悬架系统新结构及其控制方法。该新型油气悬架通过控制4个高速开关电磁阀的开关状态实现两种刚度模式和4种阻尼模式,从而实现悬架系统刚度阻尼特性的大范围调节。结合新型油气悬架系统的振动特性机理,建立了能够准确反映其特征的数学模型。根据车辆悬架设计要求,确定了新型油气悬架系统的关键部件参数,在仿真和试验的基础上对模型精度进行了验证。最后,利用粒子群优化算法对不同行驶工况下油气悬架系统刚度和阻尼特性进行了优化匹配,并设计模式切换控制方法来获取不同行驶工况下油气悬架刚度阻尼模式的最佳切换序列。仿真结果表明,与被动油气悬架相比,新型刚度阻尼多模式切换油气悬架系统的车身振动加速度均方根值下降了33.3%,悬架动挠度均方根值降低了29.6%,车轮动载荷均方根值降低了9.36%,能够有效改善车辆隔振性能。     

基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架模糊控制

针对磁流变悬架的非线性以及动力学模型的不确定性,提出一种基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架整车模糊控制策略。首先建立了基于磁流变减振器的整车动力学模型,并将车辆的振动控制分解垂向振动、俯仰、侧倾三个基本任务设计模糊控制器,进而设计了隶属函数和模糊控制规则;接着引入混合田口遗传算法实现对模糊控制器的隶属函数和模糊控制规则同时优化;最后进行实车道路试验来验证控制策略的有效性。试验结果表明,基于混合田口遗传算法的模糊控制能够降低确定路面激励下车身加速度峰峰值,降低随机路面激励下的加速度均方根值,显著提高车辆的平顺性,其控制效果要优于优化前的模糊控制策略。     

车辆主动惯容式动力吸振悬架系统研究

为解决作动器惯质对主动悬架性能不利,被动惯容式动力吸振悬架减振频段较窄的问题,提出了车辆主动惯容式动力吸振悬架构型和车身加速度补偿控制策略。通过对系统动态阻抗特性的解析,表明该方法能大幅削减悬架的簧载共振峰。研究了系统参数对平顺性三项指标的影响关系,说明加速度补偿系数应在空间允许情况下择大为宜,其他参数应折衷选取。通过数值仿真,对比了该悬架与理想动力吸振悬架、被动惯容式动力吸振悬架、传统悬架和主动天棚阻尼悬架的效果,结果表明该悬架能有效改善舒适性,克服作动器惯质的不利影响,且车身加速度补偿控制策略的算法简单、计算量较小,有助于降低成本并提高控制的鲁棒性和实时性。     

重型汽车主动悬架次优控制策略设计与分析

为合理设计汽车主动悬架次优控制策略、探讨不同次优控制策略对重型汽车行驶性能的影响,建立了四自由度汽车-路面系统动力学模型,采用改进模糊层次分析法进行性能指标赋权,设计了主动悬架的次优控制器,以车身质心加速度和道路破坏系数的线性加权和为指标,对不同次优控制策略进行评价优选,在时频域范围内对比分析了被动、最优和次优控制悬架的行驶性能差异。结果表明,不同次优控制策略对汽车行驶平顺性和道路友好性的影响差异明显,综合考虑状态变量可测性及测试成本,对车身和车轴加速度测量、并进行一次积分处理的次优控制策略性能最优;合理设计的次优控制悬架性能与最优控制相当或接近,且优于被动悬架,具有更好的实用性。     

基于虚拟样机模型的车辆蓄能悬架联合仿真研究※

基于机电系统相似性理论,设计了一种采用惯性蓄能器的车用蓄能悬架系统。运用PrO/E软件建立了机械式惯性蓄能器的三维实体模型,通过接口程序Mech/Pro将蓄能器三维模型导入到动力学仿真软件ADAMS中,与弹性元件、阻尼器连接,构建了1/4车辆蓄能悬架虚拟样机模型。在ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真环境中,分别对正弦输入、随机路面输入和阶跃输入作用下的蓄能悬架动态性能进行仿真分析。结果表明,蓄能器具有“通高频、阻低频”的性能特点,与传统的被动悬架相比,蓄能悬架可有效降低车身垂直振动加速度,提高了车辆的行驶平顺性。     

一种基于均方比值的人致结构振动加速度响应信号筛选方法

提出了一种基于人致楼板振动响应的加速度均方根值参数,该参数是结构振动响应信号均方根值和加权均方根值的比值,该参数能够快速判断采集到的人致楼板构振动信号数据是否异常。通过人致楼板振动响应均方根值的理论推导得到了该参数的具体表达式,同时通过建立施加不同工况的人群荷载有限元楼板模型,和不同工况人群作用下楼板振动现场试验,对该参数的性质进行了论证,该参数受人群荷载的参数影响小,与结构自身的基本性质相关性大,在处理大量数据信号时,可以通过该参数对数据进行快速筛选。     

基于动力学模型与参数优化的ISD悬架结构设计及性能分析

为寻找结构简单、性能优越的悬架结构(Inerter-Spring-Damper,ISD),对储能元件、支撑元件及耗能元件按不同位置构建21种工程上可行的拓扑结构,建立通用动力学模型。以簧上质量加速度及轮胎动载为目标进行优化,获得每种结构的元件参数。与传统悬架对比发现有12种新型结构性能优于传统悬架。对典型结构分析表明,动力学建模与参数优化方法在ISD悬架设计中具有一般性、通用性。     

铁路卧铺客车人体振动舒适性建模与仿真

铁路卧铺客车乘客在卧姿状态下所承受的全身振动是影响其乘用舒适度的主要因素。研究了卧姿人体垂直振动模型,在铁道车辆二系悬挂动力学模型基础上,考虑卧铺的隔振作用与卧姿人体的垂直振动响应特性,建立了14自由度"人-铺-车辆"振动系统空间垂向耦合动力学模型,研究了在轨道随机不平顺激励下的卧姿人体垂直振动响应。应用卧姿人体全身振动舒适性评价标准,建立了铁路卧铺客车人体振动舒适性仿真流程。通过对人体头-臀二部位加速度均方根值先后进行部位计权和频率计权,得到卧铺客车卧姿人体振动舒适性指标。以M atlab为工具编制了卧铺客车人体振动舒适性仿真软件,交互输入车辆与人体的结构和动力学参数后,自动完成卧姿人体振动舒适性仿真计算,进而为铁路卧铺客车人体振动舒适性分析及车辆悬架参数优化提供了有效分析手段。     

液压互联馈能悬架工作模式设计与试验研究

针对液压互联悬架在单一的综合性模式下无法实现车辆全局工况最优,设计了一种具有舒适性、安全性和馈能性三种模式的液压互联馈能悬架,在改善车辆行驶平顺性及操纵稳定性的同时回馈振动能量。以路面激励频率作为悬架各模式切换阈值,基于恒流控制方法,设计了多模式控制系统,并得到了各模式下最优电流值。以正弦路面和随机路面为例,对所设计的三种工作模式下的悬架性能进行了仿真分析。结果表明,与综合性模式相比,液压互联馈能悬架在舒适性模式下车身加速度减小10.77%,安全性模式下轮胎动载荷减小17.43%,馈能性模式下理论馈能功率提高19.48%。为验证仿真有效性,试制了悬架原理样机并进行台架试验。结果表明,所提出的三种工作模式能兼顾车辆的平顺性、操稳性和馈能特性。     

整车电磁混合主动悬架故障诊断与容错控制研究

针对整车电磁混合悬架某一作动器发生故障,提出了一种故障诊断与容错控制方法.建立了整车7自由度模型和故障悬架模型,采用LQG控制器作为电磁混合主动悬架的常规控制器,采用未知输入观测器获取悬架的状态观测值.基于获取的悬架动挠度残差,设计了逻辑模块和稳定模块对悬架进行故障诊断.仿真分析了容错控制策略下悬架在时域和频域范围内的...