半主动悬架馈能器设计及其馈能特性研究

提出了一种直线电机与可调阻尼减振器集成的车辆悬架振动能量回收方案,设计了可以将振动能量转化为电能的半主动悬架馈能器(SASR),基于圆柱坐标系对SASR用筒式永磁直线电机进行了解析分析,并与基于Ansoft的有限元结果进行对比,解析结果与有限元仿真结果吻合,验证了解析计算方法的正确性。在此基础上,探讨了电机工作速度和永磁体长度对SASR馈能特性的影响,确定了使SASR馈能性能达到最优的永磁体长度。最后,分析了SASR在随机路面激励下的馈能效果,验证了回收悬架振动能量的可行性。     

电磁直线电机悬架馈能潜力与能量回收分析

为了预测悬架馈能潜力及实现振动能量回收,针对电磁直线电机悬架结构,建立了 1/4馈能悬架数学模型,并利用台架试验加以验证.以馈能功率均方根值为衡量指标,分析了包括行驶工况及悬架参数在内的馈能潜力影响因素,获得了各因素对悬架馈能潜力的影响显著性.在此基础上,设计了能量回收电路及升降压控制规则,运用MATLAB/Simul...     

馈能式悬架能量回收潜力试验研究

被动悬架通过减振器将车辆振动能量转化为热能散发到空气中以达到车辆减振的目的,而馈能式悬架正是要将这一部分能量回收利用,因此减振器耗散能量的估算对预测馈能式悬架的能量回收潜力具有重要意义。通过建立二自由度悬架模型对悬架动位移、动速度以及可回收能量进行了仿真计算,并通过实车道路试验验证了仿真模型及计算方法的正确性,同时对影响可回收能量大小的各个因素进行了分析,明确了轮胎刚度、路面等级、车速是影响可回收能量的关键因素。通过对可回收能量数值的分析得出,馈能式悬架更适合应用在重载车辆之上,并且可回收能量数量十分可观。     

广义执行器馈能主动悬架研究

为实现车辆悬架的主动控制以及悬架振动能量的回收,提出一种基于广义执行器的馈能主动悬架.研究电磁式、液电式、气压式三种常见馈能主动悬架的特点,忽略馈能主动悬架模型的物理意义,从数学角度对广义执行器的广义功/能以及广义力进行分析,建立统一的简洁的数学模型.结合LQR和遗传算法(GA)设计控制器,实现振动能量回收,改善车辆平...     

馈能悬架的设计与仿真分析

为了提高汽车的能量利用率,回收悬架消耗的能量,设计了一种基于法拉第电磁感应定律的二自由度磁力能量回收系统,并建立了能量收集系统的数学模型与能量回收模型.利用MATLAB/Simulink对能量采集系统在不同幅值激励下的能量回收特性进行了仿真分析.结果表明:馈能悬架的输出电压与路面激励的幅值呈正相关,在5mm、5Hz的正...     

气体介质馈能主动悬架滑模控制研究

以高压气体为俘能和传力介质,针对卡车设计一种新的馈能主动双作用悬架系统。该悬架系统传动机构选用螺母安装方式为偏心式的滚珠丝杠机构,气缸作为作动器。首先,以伯努利方程为基础,得到气缸等效弹簧刚度和阻尼力表征的统一方程,建立悬架数学模型并进行了动力学仿真分析;其次,采用滑模控制算法,进行了主动悬架滑模控制器的设计,并在Matlab/Simulink环境中进行建模仿真,将主动悬架和被动悬架的车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移3个指标作了比较分析;仿真结果表明:在相同的路面输入下,气体介质馈能主动悬架对改善汽车行驶平顺性和提高乘坐舒适性有较好的效果。     

能量回馈式主动悬架研究

提出一类新的主动悬架系统,称为"能量回馈式主动悬架系统".它的特点是在对悬架进行减振的同时,将悬架振动的能量吸收,转化为电能储存起来,并可将存储的能量用于作动器产生主动控制作用力,因此不需要外部提供能量.以单轮两自由度悬架模型为例,阐述了能量回馈式主动悬架系统的基本结构和原理,分析了系统能量平衡存在的条件.最后对系统的运行效果进行了仿真.     

馈能悬架并联机构动力学分析

针对传统馈能悬架机械效率低、机构复杂等特点,设计一种简单且高效的少自由度并联机构馈能悬架系统。该系统可以将汽车悬架的垂直运动转化为机构的旋转运动,并带动电机发电。以少自由度并联机构为研究对象,首先采用旋量理论分析该机构实现空间一转一移运动的机构学原理,建立雅克比矩阵,对该机构的正逆位置进行分析,并定义支载力评价指标。然后利用拉格朗日法建立该馈能系统的动力学模型,应用数值方法对该机构的可行性进行分析,最后利用ADAMS对该机构进行运动学和动力学进行仿真分析。数值计算与仿真结果的误差不超过3%,验证了该算法和所建模型的正确性,也为该机构应用到车辆馈能悬架提供了参考。     

液压馈能型悬架系统的仿真研究

文中从节能的角度出发;提出一种1／4车体的液压馈能型悬架系统的结构方案,并分析其工作原理;然后通过AMESim和Simulink软件对此系统进行联合仿真研究,结果表明液压馈能型悬架系统可以回收由路面振动引起的机械能,为整车液压馈能型悬架的仿真研究提供参考。     

磁力馈能悬架的设计与实验研究

馈能悬架在完成被动悬架相关功能的同时,可实现对振动能量的回收。本文提出了一种在保留原被动悬架弹簧与阻尼结构的基础上,融入法拉第电磁感应馈能元件的磁力馈能悬架结构,保证原有悬架的安全性,同时实现无接触、无摩擦、无需润滑的馈能功能。本文阐述了该馈能悬架的工作原理与基本结构,并对悬架结构进行优化设计。进而研制了磁力馈能悬架的原理样机及馈能实验台架,研究在变频率、变幅值的正弦激励下,悬架系统的输出电压特性。实验结果表明：馈能悬架的输出电压与正弦激励的幅值和频率呈正相关。为了验证馈能悬架的自供电性与实用性,选用传感器作为负载,在7 Hz,4 mm的正弦激励下,馈能悬架可持续输出的电压为22 V成功地为传感器供电。     

基于随机路面的空气悬架平顺性研究

将空气弹簧的刚度特性曲线编写XML文件,与机械系统仿真分析软件ADAMS结合,建立了空气悬架的客车模型,并根据相关法规在ADAMS/Car Ride环境中对虚拟样机进行平顺性仿真,仿真结果在ADAMS/postprocessor环境中进行处理,给出了一种求得平顺性评价指标较为简便的方法。结果表明分析样车的悬架系统设计合理,虽舒适性随车速提高及路面等级的下降,加权加速度均方根值呈增大趋势,但仍然能保持在主观评价的舒适界限之内。     

基于平顺性的油气悬架参数动态分析与优化

以提高汽车行驶平顺性为目的,对油气悬架系统参数进行优化.建立油气悬架系统的二自由度1/4车辆数学模型.基于数学模型,在Matlab/Simulink软件中利用模块组合的方法建立仿真模型,并构建以车身垂直方向的加权加速度均方根值为目标函数的优化模型.优化算法采用遗传算法,通过编程将仿真模型、优化模型结合起来,实现Simulink、遗传算法对油气悬架系统参数的动态联合优化设计.利用该方法对某矿用自卸车前油气悬架设计阶段的结构参数进行优化,仿真结果表明:由该方法确定的油气悬架结构参数使车身垂直方向的加权加速度均方根值下降29.35%,加速度功率谱密度共振峰值降低23.6%,从而明显改善了汽车的行驶平顺性,同时也为其他类型的非线性悬架系统的动态优化设计提供了借鉴.     

车下设备弹性悬挂对高速客车平稳性的影响

为了分析车下设备弹性悬挂参数对高速客车平稳性的影响,通过对CRH3型高速动车组的车体有限元模型进行模态计算,并利用多体动力学软件SIMPACK建立高速动车组单车刚柔耦合系统动力学模型,研究车下设备悬挂参数对车体振动的影响规律。通过对比分析刚性与弹性两种不同的车下设备联接方式,结果表明弹性联接方式能够对车体的弯曲振动起到一定的抑制作用,能够降低车下设备对车体振动的影响。当车下设备的垂向悬挂频率介于8~12Hz之间时,车体中部的垂向平稳性指标值最小,而车下设备垂向悬挂频率的改变对车体前端和后端的平稳性指标影响不大。这表明当车下设备的垂向悬挂频率接近车体的垂向弯曲频率时,只能在一定程度上降低车体中部的垂向振动。同样,车下设备横向悬挂刚度的改变对车体前端和后端的平稳性指标影响也不大,主要影响车体中部的横向平稳性指标,最终优化的车下设备横向悬挂刚度要大于1.2倍的垂向悬挂刚度。车下设备质量越重、离车体中部越近,车体中部的平稳性指标值越小即车辆的平稳性越好。     

基于ADAMS和MATLAB的汽车主动悬架联合仿真

汽车悬架的动力学性能直接影响到汽车的安全性和操纵稳定性,利用ADAMS软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型,并和MATLAB进行了联合仿真.结果表明基于模糊控制的汽车主动悬架减小了车辆振动,提高了车辆的平顺性和安全性.为汽车悬架减振性能的开发设计提供了一种有效的方法.     

基于遗传整定的主动悬架模糊PID控制设计

针对车辆主动悬架模糊PID控制设计,提出了一种利用遗传算法整定模糊PID增益系数的方法。基于二自由度的1/4车辆模型,根据模糊控制原理和PID控制方法,设计了主动悬架的模糊PID控制器。利用具有全局寻优能力的遗传算法,以悬架二次型性能指标为目标函数,采用适应性比例法确定选择概率,整定了模糊PID的增益系数。优化结果表明,整定后的模糊PID控制主动悬架相对被动悬架综合性能良好,说明了提出的方法是有效的,对模糊PID控制设计具有重要的参考价值。     

Analysis and experiment on structure parameters for an energy reclaiming suspension

An energy reclaiming suspension is proposed to reclaim vibration energy in the suspension. To study its riding performance and reclaiming energy performance, a hydraulic energy reclaiming device prototype is produced and its mechanical behavior is analyzed and tested according to the hydraulic theory. Theoretical analysis shows that mechanical behavior of the energy reclaiming device is embodied by a viscidity damping parameter and an analogous coulomb damping parameter determined by its structure; their expressions are obtained. Experimental investigation shows that theoretical predictions agree with test results. __________ Translated from Journal of Jiangsu University (Natural Science Edition), 2006, 27(1): 35–39 [译自: 江苏大学学报(自然科学版)]     

Bandwidth-limited active suspension controller for an off-road vehicle based on co-simulation technology

This paper presents the design process of a controller for bandwidth-limited active hydro-pneumatic suspension employed by an off-road vehicle based on co-simulation technology. First, a detailed multi-body dynamic model of the vehicle is established by using the ADAMS/View software package, which is followed by validation using a vehicle field test. Second, a combined PID and fuzzy controller is designed for the bandwidth-limited active suspension system and then programmed by means of S-functions in Matlab/Simulink, to which a data exchange interface with ADAMS/View is also defined. Third, the proposed control algorithm is implemented on the multi-body dynamic vehicle model to enable the co-simulation to run repeatedly until a more practical controller is achieved. In the end, the proposed active suspension system is compared with a conventional passive system. Simulation results show that the proposed active suspension system considerably improves both the ride and handling performance of the vehicle and therefore increases the maximum traveling speeds even on rough roads. __________ Translated from Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2006, 40(6): 952–957 [译自: 上海交通大学学报]     

Fuzzy chaos control for vehicle lateral dynamics based on active suspension system

The existing research of the active suspension system（ASS） mainly focuses on the different evaluation indexes and control strategies. Among the different components, the nonlinear characteristics of practical systems and control are usually not considered for vehicle lateral dynamics. But the vehicle model has some shortages on tyre model with side-slip angle, road adhesion coefficient, vertical load and velocity. In this paper, the nonlinear dynamic model of lateral system is considered and also the adaptive neural network of tire is introduced. By nonlinear analysis methods, such as the bifurcation diagram and Lyapunov exponent, it has shown that the lateral dynamics exhibits complicated motions with the forward speed. Then, a fuzzy control method is applied to the lateral system aiming to convert chaos into periodic motion using the linear-state feedback of an available lateral force with changing tire load. Finally, the rapid control prototyping is built to conduct the real vehicle test. By comparison of time response diagram, phase portraits and Lyapunov exponents at different work conditions, the results on step input and S-shaped road indicate that the slip angle and yaw velocity of lateral dynamics enter into stable domain and the results of test are consistent to the simulation and verified the correctness of simulation. And the Lyapunov exponents of the closed-loop system are becoming from positive to negative. This research proposes a fuzzy control method which has sufficient suppress chaotic motions as an effective active suspension system.     

轮边驱动电动汽车主动悬架LQG控制仿真研究

为了提高轮边驱动电动汽车的行驶平顺性,以车轮减振型轮边驱动系统作为研究对象,在其基础上设计不同的主动悬架布置方案。首先建立1/4车辆主、被动悬架动力学模型;然后采用最优控制理论设计车辆主动悬架LQG控制器,并基于层次分析法确定车辆各性能评价指标加权系数;最后在MATLAB/Simulink软件中建立仿真模型并进行仿真分析。仿真分析结果表明,相比于被动悬架,主动悬架两种布置方案均能有效地提高汽车行驶平顺性,综合考虑车辆各性能评价指标的改善效果,主动悬架布置方案二优于布置方案一。