一种非线性汽车悬架的亚谐共振及奇异性

研究了具有非线性刚度和非线性阻尼的单自由度汽车悬架在简谐路面激励作用下的亚谐共振。非线性刚度采用立方非线性模型，非线性阻尼采用改进Bingham模型。利用平均法得到了系统的幅频响应方程，并用奇异性理论对分岔方程进行了分析，得到了转迁集和分岔图。结果表明，系统分岔方程是超出十一种基本分岔之外的一种三参数普适开折。另外，还详细分析了系统参数对开折参数和分岔参数的影响，得到了一些有益的结论，可为悬架设计中系统参数的合理选择提供理论指导。     

参数慢变磁流变非线性悬架系统主共振研究

针对磁流变阻尼器随工作温度变化导致阻尼力发生改变,进而降低磁流变悬架系统性能的问题,基于传热学方程和参数慢变非线性振动理论研究温度变化对磁流变非线性悬架系统的主共振动力学行为的影响。根据传热学理论建立磁流变阻尼器工作区域能量微分方程,用数值方法求出温度变化规律,用改进的Bingham模型计算磁流变阻尼力;建立慢变参数磁流变非线性悬架系统动力学方程,利用平均法求解主共振激励下的悬架动行程的稳态幅值响应。研究表明:随着运行时间增加,磁流变阻尼器的温度逐渐升高,导致磁流变阻尼力大幅降低,悬架动行程稳态振幅及其变化量越大,从而使得悬架系统的性能偏离设计目标。     

参数慢变非线性磁流变悬架系统主共振研究

针对磁流变减振器会随工作温度变化阻尼力发生改变,进而降低磁流变悬架系统性能的问题,基于传热学方程和参数慢变非线性振动理论研究温度变化对磁流变非线性悬架系统的主共振动力学行为的影响。根据传热学理论建立磁流变阻尼器工作区域能量微分方程,用数值方法求出温度变化规律,用改进的Bingham模型计算磁流变阻尼力;建立慢变参数磁流变非线性悬架系统动力学方程,利用平均法求解主共振激励下的动行程稳态幅值响应。研究表明,随着磁流变阻尼器运行时间增加,温度逐渐升高,阻尼器输出阻尼力大幅降低,悬架动行程稳态振幅变化量也越大,导致悬架系统性能偏离设计目标。     

汽车悬架系统的分段线性非线性振动机理的研究

以悬架的分段线性非线性动力系统出发,建立了汽车两个自由度系统的模型和非线性运动微分方程。用非线性理论KB法得到的幅频响应函数中,呈现了非常丰富的非线性特征,并讨论了非线性弹簧刚度、阻尼系数、地面不平度和缓冲簧间隙对共振曲线的影响。由理论和数值计算画出的幅频特性曲线基本吻合,可为汽车悬架系统的分段线性非线性振动的参数识别、稳定区域的分析研究和优化设计提供理论依据。     

非线性弹性地基上矩形薄板的非线性振动与奇异性分析

研究非线性弹性地基上小挠度矩形薄板的非线性振动，应用弹性力学理论建立非线性弹性地基上小挠度矩形薄板受简谐激励作用的动力学方程，利用Galerkin方法将其转化为非线性振动方程。根据非线性振动的多尺度法求得系统主参数共振-主共振情况的一次近似解，并进行数值计算。分析了阻尼系数、地基系数、激励参数等对系统主参数共振-主共振的影响。系统主参数共振-主共振曲线均具有跳跃现象。随着阻尼、地基系数的改变，系统响应曲线具有“类软刚度特征”。随着参数激励幅值的改变，系统响应曲线具有“类硬刚度特征”。应用奇异性理论得到系统主参数共振-主共振稳态响应的转迁集和分岔图。     

船用柴油机膨胀气体冲击力作用轴系的主参数共振

应用拉格朗日方程,得到柴油机轴系受膨胀气体冲击力作用的非线性扭转振动微分方程。根据非线性振动的多尺度解法,求得系统满足主参数共振情况的一次近似解及主参数共振的稳定性条件,并进行数值计算。得到主参数共振的幅频响应曲线。基于Simulink建立了系统仿真模型并进行仿真分析,指出主参数共振系统处于稳定状态。     

汽车半主动空气悬架参数自调整模糊控制

建立两自由度1/4车辆半主动空气悬架的非线性动力学模型，提出一种基于参数自调整的模糊控制系统结构的模型，并以C级路面为随机输入，对空气悬架系统进行了仿真分析。研究结果表明：该控制方法能够使车身垂直振动加速度、悬架动挠度和车轮动载荷得到较大的衰减，提高了汽车的操纵稳定性能和平顺性能。     

基于微分几何法的非线性分数阶悬架主动控制

现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景,但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性,而且同时具有黏弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确地描述悬架的动力学性能。针对含有三次方非线性刚度及分数阶阻尼的二自由度1/4汽车悬架模型进行研究,利用Oustaloup滤波器算法对悬架系统中的分数阶微分进行近似计算,分别采用PID控制器和基于微分几何理论反馈线性化的LQR控制器对该悬架系统进行主动控制。结果表明,基于PID控制器的主动悬架和基于反馈线性化LQR控制器的主动悬架都能有效提高汽车悬架的舒适性和稳定性,其中反馈线性化LQR主动控制效果明显优于PID控制。     

电动汽车-路面系统机电耦合建模及非线性振动分析

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量增大,导致轮胎动载荷增加,同时电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励,车轮振动进一步加剧汽车振动。鉴于此,考虑电机的电磁激励,建立了5自由度电动汽车-路面系统机电耦合非线性动力学模型,推导了路面振动引起的二次激励,分析了电动汽车的振动响应受路面不平顺、电机激励、路面二次激励综合作用的影响规律,以及车速和非线性参数对汽车响应的影响。结果表明:电机激励对非线性汽车模型的轮胎动载荷和车体加速度影响最大,悬架动挠度和俯仰角加速度的影响次之,座椅加速度的影响较小;在考虑电机激励的综合作用下,非线性模型对汽车响应的性能指标明显优于线性模型,尤其以轮胎动载荷最为显著;汽车系统的非线性参数中,悬架刚度平方非线性系数对汽车响应的影响最大,悬架阻尼不对称系数和轮胎非线性刚度系数的影响次之,悬架刚度立方非线性系数的影响最小。所建电动汽车-路面系统机电耦合模型及研究思路可为电动汽车动力学分析提供参考与理论支持。     

基于粒子群算法的被动分数阶汽车悬架参数优化设计

利用粒子群算法研究了被动分数阶汽车悬架参数的优化设计。分数阶汽车悬架系统是指运动微分方程中含有分数阶微分项的汽车悬架系统。建立了被动分数阶悬架系统的仿真模型,利用Oustaloup滤波器算法实现了该模型中分数阶微积分的近似计算。利用粒子群算法寻找一组最优的悬架参数来协调汽车操纵稳定性和乘坐舒适性的关系以到达最优的悬架性能。对比原悬架系统和优化后悬架系统在A、B、C、D共四级路面输入下的响应及其频率特性。研究结果表明,利用该方法对被动分数阶悬架参数进行优化设计,在保证汽车操纵稳定性的前提下乘坐舒适性得到明显改善。     

铁路简支梁桥竖向共振影响因素的分析

采用车-桥系统模型,对影响铁路简支梁桥竖向共振的各种因素进行了分析。分析结果表明:列车静轴重荷载是引起简支梁桥竖向共振现象的主要原因,而其它因素(如桥梁本身的跨度、刚度及阻尼,车辆的长度、轮对的质量、悬挂弹簧的刚度和阻尼等)对桥梁竖向共振的发生和发展也有着重要的影响。     

Combining virtual simulation and physical vehicle test data to optimize durability testing

This paper describes an ongoing project to model a vehicle on a computer with a multibody dynamics simulation software package and to merge that work with physical proving ground and laboratory tests in order to shorten vehicle development time. The intention is to mirror as closely as possible the behaviour of a physical vehicle in order to assist in determining its durability characteristics under varying road conditions. This modelling work is important because, if done with sufficient fidelity, it can be used in order to assess vehicle responses by using different suspension components or payloads. Also, potential issues associated with vehicle structure, suspension components or payload positioning can be observed on a computer prior to performing physical tests. The process has the potential to reduce vehicle development cost and time. The virtual dynamic vehicle model has been created by using Automatic dynamic analysis of mechanical systems (ADAMS) software package. The calculated outputs from the model are being compared to force and displacement data collected from actual vehicle on‐road testing or a servo‐hydraulic road test simulator (RTS). The virtual model can be adjusted until the calculated responses are in close agreement with those of the physical vehicle, thus linking the virtual and real‐world results.     

基于傅里叶幅值检验扩展法的轨道车辆垂向模型全局灵敏度分析

为筛选明显影响轨道车辆垂向振动特性的设计参数,简化车辆模型参数优化设计过程,采用傅里叶幅值灵敏度检验扩展法对典型轨道车辆垂向模型进行参数灵敏度分析。研究结果表明,二系悬挂与一系悬挂阻尼变化对车体沉浮运动影响较一系悬挂刚度大;调整车辆定距也会影响车体点头运动;模型设计参数间存在微弱的交互作用。所用该研究方法及结论对轨道车辆模型的振动特性研究及参数优化设计具有一定参考价值与工程意义。     

虚拟激励算法下的汽车悬架振动分析

采用虚拟激励法和模态叠加相结合的方法,应用mathematic语言编制了二分之一车辆模型的悬架系统性能仿真程序。并以某汽车悬架系统为例,进行了模拟仿真计算,得到了给定测点在平稳路面激励下的响应功率谱矩阵和系统各阶振幅及相位差与路面激励频率之间的关系。计算结果表明该方法具有一定实用价值,可大体上反映出汽车振动性能及平顺性好坏。     

A method of vehicle active suspension design

This paper contributes to the design of active suspension systems, by the use of spatial vehicle model, without filtered feedback of the control system. A method of “stochastic parameters optimisation” has been utilized for the optimisation of the parameters of active suspension. The optimisation objective was simultaneous minimization of sprung mass vibration and standard deviation of forces in tire-to-ground contact area and vehicle handling.     

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。     

Adaptive PID control scheme for full car suspension control

The objective of this paper is to design an adaptive proportional, integral, and derivative (APID) control strategy for a full car active suspension system. A nonlinear full car model is used to capture all the dynamics of a real vehicle suspension system. A vehicle’s stability and ride comfort is affected by road disturbances and can be improved by using an APID-based active suspension system. This paper presents performance assessment of the vehicle suspension system in terms of displacement and acceleration of seat, heave, pitch, and roll. The update parameters of APID are tuned online using the gradient descent method. The convergence of the proposed technique is guaranteed in the closed-loop control system. Simulation results show that the APID control scheme improves the convergence speed and robustness of the APID control strategy significantly for an active suspension system.     

Theory of high-gradient magnetic filter performance

A unique general model for high-gradient magnetic filters is presented. The functional dependence of the filter performance on the system's physical and geometrical parameters is derived. The derived theoretical expression makes it possible to explain both of the two different, apparently opposite, experimental results reported in the literature. The new quality factor does not include the suspension viscosity, but instead depends on the suspension density, which leads to the application of the formula for a larger class of filtration media including liquids, gases, and vapors