高度可调式抗侧倾液压互联悬架建模及控制策略研究

针对被动液压互联悬架不能主动适应路况变化,提出一种能够调节车身高度的液压互联悬架系统。通过优化系统参数,使装有液压互联悬架车辆的垂向刚度基本和原车一致;采用分层控制理论进行车身高度调节的切换控制策略研究;基于Car Sim、AMESim和Matlab/Simulink三个平台,搭建包含整车多体动力学模型和控制模型的联合仿真系统,并对切换过程、平顺性和操纵稳定性进行仿真分析。结果表明,该系统能够在不降低车辆平顺性的前提下,实现车身高度的按需调节,同时提高车辆的操纵稳定性。     

车辆半主动悬架阻尼多模式切换控制研究

为提高车辆行驶平顺性,提出了一种基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架及其控制方法。相较于传统阻尼可调减振器,该新型减振器通过控制两个高速开关电磁阀的通断状态即可实现四种不同的阻尼工作模式,从而使得车辆半主动悬架的阻尼控制更加高效和节能。分析了阻尼多模式切换减振器的基本原理,建立了减振器阻尼特性数学模型。结合车辆悬架系统的阻尼比范围,确定了减振器关键部件参数,并通过仿真获取了四种阻尼工作模式下的减振器复原阻尼系数和压缩阻尼系数。在此基础上,进一步建立了车辆半主动悬架数学模型,采用模糊控制逻辑设计了悬架阻尼多模式切换控制策略。仿真结果表明,相较于传统被动悬架和基于天棚控制的半主动悬架,基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架可以进一步改善车辆行驶平顺性。     

应用惯容器提升液压互联悬架性能的研究

为进一步改善车辆抗侧倾和抗俯仰的综合性能,将惯容器应用到液压互联悬架中,设计一种含有惯容器的液压互联惯容悬架。建立整车机械-液压耦合动力学模型,应用AMESim搭建模型对车辆抗侧倾与抗俯仰能力以及悬架系统关键参数对车辆性能的影响进行仿真分析。通过仿真分析得：相较于横向稳定杆和普通液压互联悬架,液压互联惯容悬架能够明显提高车辆的抗俯仰和抗侧倾能力,改善车辆操纵稳定性和安全性。液压系统各关键参数对车辆的侧向加速度无明显影响。系统初始油压、马达排量和飞轮转动惯量与车身侧倾角呈负相关,蓄能器初始气体体积与车身侧倾角呈正相关。     

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。     

车辆非平稳行驶状态下的半主动悬架控制

在建立车辆非平稳行驶路面激励模型基础上,应用LQG最优控制对车辆非平稳行驶状态下的悬架进行了半主动控制研究,并与平稳行驶状态下的控制进行比较,分析了悬架性能指标的权重系数对悬架性能的影响。研究表明:车辆在加速行驶时,半主动悬架的车身加速度、车轮动载荷与无控制时相比有一定减小,悬架动挠度在非平稳态行驶状态下的控制响应与无控制时相比有明显的滞后。     

驾驶员座椅半主动空气悬架系统振动特性实验研究

构建了座椅半主动悬架振动特性测试实验系统,将带附加气室的空气弹簧、比例流量阀及磁流变减振器同时应用于座椅悬架,通过控制比例流量阀输入电压和磁流变减振器输入电流调节座椅悬架系统的刚度和阻尼,对不同参变量下座椅悬架系统的振动特性进行了实验研究。研究结果表明,在共振区,比例阀输入电压和磁流变输入电流的变化对系统位移传递率和加速度均方根值影响较大,而在低频振动区和隔振区影响较小;比例阀电压的增大可以降低系统的共振频率,磁流变电流的增大可以减小系统在共振区的位移传递率和加速度均方根值。     

磁流变半主动悬架的泰勒级数-LQG时滞补偿控制方法

提出一种泰勒级数-LQG控制方法进行磁流变半主动悬架时滞补偿控制。该方法利用泰勒级数对LQG控制求取的理想控制力进行时滞补偿,以使磁流变减振器的实际输出力逼近理想半主动控制力。在解析直接结合泰勒级数的LQG控制不能正常工作原因的基础上,提出了一种实用的泰勒级数-LQG控制设计方法,使得LQG控制结合泰勒级数之后LQR函数能够顺利运行。针对时滞较大时泰勒级数对控制的放大现象,并考虑到磁流变减振器性能和成本之间的平衡,以满足99%的减振控制要求确定磁流变减振器库伦阻尼力的幅值。以Smith Predictor-LQG(SLQG)控制方法为比较对象,通过仿真实例验证了泰勒级数-LQG控制方法具有良好的磁流变半主动悬架时滞补偿效果。     

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LQG的混合电磁悬架阻尼-刚度设计及试验研究

提出了一种具有三种模式的混合电磁悬架,三种模式分别侧重于悬架的平顺性、轮胎接地性和综合性能,协调了悬架平顺性与轮胎接地性之间的矛盾。建立了混合电磁悬架的动力学模型,确定了各个模式下LQG控制策略的加权系数。在不同的模式下分析了刚度、阻尼对于悬架动力学性能以及悬架能耗特性的影响,确定了不同模式下刚度和阻尼的取值,并进行了仿真分析。结果表明:混合电磁悬架相比于传统被动悬架能够有效改善悬架动力学性能,且相比于主动悬架能明显减少能量消耗。最后进行了试验研究,试验结果与仿真结果基本一致,验证了仿真结果的正确性,表明混合电磁悬架能够减少悬架主动控制时的能量消耗。     

半主动悬架SH-LQR阻尼控制策略仿真研究

半主动悬架在被动悬架和主动悬架之间实现了成本和效果的良好结合。以半主动悬架控制策略作为分析研究对象。根据分析表明,传统的开关天棚控制方法和LQR方法分别在低频段和高频段有较好的效果,两种方法具备一定的互补特性。因此给出一种结合的分频方式,提出SH-LQR联合控制的方法并首先在1/4 车辆模型上进行验证,证明该算法在全频域段的有效性。而后将该算法从1/4 模型移植到半车模型上,通过MATLAB/Simulink 进行了验证。结果表明,使用SH-LQR控制的半主动悬架有较好的减振效果。     

基于多体力学的汽车空气弹簧悬架优化

基于ADAMS/View软件对湖南大学自主研发的某一车型,以提高整车行驶平顺性为目的,综合考虑阻尼系数、悬架刚度和非簧载质量各因素对平顺性的影响,建立了空气弹簧悬架及整车仿真分析模型,构造了仿真分析所需路谱的高程样本,对其影响汽车安全性、平稳性、舒适性的参数进行敏感性分析,并在此基础上对空气弹簧悬架系统参数进行优化设计.通过实车道路试验和仿真结果的对比,验证了仿真的可信度及可行性.     

采用ER流体半主动座椅减振器的车辆平顺性模拟

介绍采用ER流体的筒式半主动座椅减振器车辆的平顺性模拟.建立具有针对系统不确定的内部鲁棒性的滑模控制器,通过控制电场来控制座椅的振动水平.模拟计算结果表明,采用半主动悬架时,在共振频率附近位移和加速度的传输率得到实质性的减小;当汽车驶过不平路面时,从半整车模型的位移和加速度的频率响应的整个频域段来看,采用ER流体半主动悬架汽车的性能得到了很大提高.特别是在1Hz以上频率段,位移和加速度传输率都得到了显著减小.表明通过采用ER流体半主动悬架能够很好地提高车辆的行使平顺性.     

基于遗传算法的连通式油气悬架平顺性与道路友好性参数优化

为了改善大型工程车辆平顺性和道路友好性,以七自由度整车连通式油气悬架为研究对象,建立了考虑各元件非线性、路面输入四轮相关性的ADAMS/Simulink/AMESim联合仿真模型及多目标优化函数,并应用遗传算法进行联合仿真优化。结果表明：在车速为60Km/h情况下,与优化前相比,车身总加权加速度均方根值降低了42.5％,平顺性得到大幅改善,道路友好系数降低了4.5％,道路友好性也得到小幅改善。基于遗传算法的多软件联合仿真优化方法可同时提高车辆平顺性与道路友好性,并为今后多轴车辆底盘性能的仿真研究提供了参考。     

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。     

基于量子粒子群优化的Volterra核辨识算法研究

将量子粒子群优化（QPSO）引入到非线性Volterra系统辨识中,提出了一种基于量子粒子群优化（QPSO）的Volterra级数辨识方法,利用QPSO算法估计出了非线性系统的Volterra核函数。提出的方法同时和传统的最小二乘法(LMS)辨识方法进行比较,仿真结果验表明,在无噪声干扰下,提出的方法与LMS方法都具有很好的辨识精度和收敛性。然而,在有噪声干扰下,无论在辨识精度、收敛性和抗干扰性方面,本文方法都优于传统的LMS方法,而且,随着噪声的增强,这种优势越明显。     

轮轨磨耗状态下悬挂参数失效对车辆动力学性能影响

为了研究悬挂参数失效对车辆系统动力学性能的影响,建立高速车辆系统动力学模型和悬挂参数失效模型,针对新轮轨、磨耗后轮轨进行轮轨接触几何关系和动力学仿真计算,分析当悬挂参数正常工作和失效时,车辆动力学性能的变化。结果表明：与新轮轨相比,轮轨磨耗状态下的等效锥度、滚动圆半径差和左右轮轨接触角度差变大;轮轨磨耗造成蛇行失稳临界速度下降,运行平稳性和曲线通过能力变差;悬挂系统失效方式不同,对车辆系统动力学的性能和车体的动态响应影响程度不同;车辆的悬挂参数优化应考虑轮轨磨耗的影响。