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.     

矿用汽车油气悬架系统建模与仿真

以WC5铰接式矿用汽车的油气悬架系统为研究对象,建立了包括刚度、阻尼、摩擦等因素的油气悬架系统非线性数学模型,并对油气悬架系统刚度特性和阻尼特性进行分析;分析表明,蓄能器初始条件直接决定着油气悬架的刚度特性,增大悬架缸的内径,减小单向阀、阻尼孔的直径则产生的阻尼力增大,这为矿用汽车油气悬架系统的设计提供了一定的参考依据。     

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。     

矿用宽体车油气悬架系统及整车动力学仿真

以矿用宽体车前桥油气悬架为研究对象,利用一维仿真分析软件AMESim进行模型搭建,分析油气悬架的外特性性能以及影响因素,同时搭建了1/2前桥整车模型,对其进行了整车动力学分析,并分析了油气悬架对整车性能的影响。结果表明:油气悬架具有非线性特性,同时可以根据结构参数(节流孔直径、单向阀过流面积、气室体积和充气压力等)来调节油气悬架的外特性。     

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。     

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。     

非线性油气悬架的动力学与控制研究进展

为了满足市场对汽车平顺性、舒适性等性能的要求，非线性悬架被广泛应用，行业内对非线性悬架系统的研究也从未间断。主要分析了非线性油气悬架在动力学和控制方面的研究进展，特别分析了非线性油气悬架非线性动力学与控制方面的研究；同时对分数阶理论在非线性油气悬架中的应用进行了介绍；分析了非线性油气悬架在动力学分析和控制方面的发展方向。     

新型轨道车辆双蓄能器式油气悬架特性研究

为准确描述双蓄能器式油气悬架力学特性,基于流体力学原理,完整建立了某型城市客运车辆双蓄能器式油气悬架的力学模型,仿真得到了该型油气悬架的速度特性与位移特性;详细介绍了不同于一般车辆液压悬架阀片式的实体式阻尼阀;讨论了油气悬架关键参数对其外特性的影响,发现振动速度、蓄能器气压等因素对油气悬架外特性影响较大。双蓄能器式油气悬架是一类集变刚度特性与非线性阻尼力的气、液耦合体,适合载重量变化较大的城市客运车辆,有利于改善车辆平顺性。     

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。     

基于功率键合图理论的油气弹簧悬架仿真分析

基于功率键合图理论建立了全路面起重机双气室油气弹簧悬架系统非线性数学模型,构造了路面不平度时间函数,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真,分析了油气悬架缸主要参数对车辆振动规律的影响,验证了油气弹簧悬架的非线性阻尼特性和非线性刚度特性,证明了功率键合图理论在此领域的可行性和功率键合模型的正确性,为进一步的整车仿真和控制策略研究提供了理论依据。     

汽车油气悬挂系统数学模型与计算机仿真研究

在分析汽车油气悬挂系统的结构形式与工作原理的基础上，建立了油气悬挂系统非线性数学模型，并应用Matlab软件编制了计算机仿真程序，可以模拟得到在不同激励作用下油气悬挂系统的性能曲线，并进行了油气悬挂系统性能的试验研究。将仿真结果与试验数据进行对比，结果表明所建数学模型是正确的。     

油气悬架自适应半主动控制仿真分析

为了降低工程车辆受到的冲击振动，针对简化的车辆模型，利用自适应滤波算法，设计了半主动油气悬架系统的自适应控制器。在仿真研究过程中以路面随机信号为激励源，以操纵稳定性及行驶平顺性为控制目标，与被动油气悬架系统相比，簧上质量加速度、车轮动载荷、悬架动挠度指标得到明显改善，表明白适应滤波技术在工程车辆油气悬架半主动控制中的应用是可行的。     

油气弹簧圆盘形缝隙节流分析与特性试验

运用边界层理论推导了紊流状态下缝隙的积分流量表达式,提出了油气弹簧阀片圆盘形缝隙节流的一种研究方法。根据自主研发油气弹簧的结构形式,给出了阀片等效厚度的求解方式以及阻尼阀流量分配示意图,通过上述推导公式以及实际气体状态方程,建立了单气室油气弹簧的数学模型,并对特性进行了仿真和试验。结果表明所建立的油气弹簧圆盘缝隙紊流流量公式和特性数学模型是正确的,对阻尼阀的精确设计具有参考价值。     

Design of damping valve for vehicle hydro pneumatic suspension

According to the design features of a hydro pneumatic spring, the necessity of a separate damping valve is proposed. Based on a 1/4 vehicle linear suspension model, the optimum damping coefficient is worked out and the parameters of the damping valve are determined with the equivalent linearization method. A practical structure of the damping valve is proposed having a small size, high flowrate when the valve opens, and the ability of enduring high back pressure. Based on bench tests, the damping valve has been found to properly work and be suitable. The design method and damping valve structure are useful guides for hydro pneumatic suspension, especially for the design of heavy-duty vehicles.     

带有迟滞非线性的气动运动模拟平台自抗扰轨迹跟踪控制

针对带有迟滞非线性的气动运动模拟平台的轨迹跟踪提出了带有切换扩张状态观测器的自抗扰控制方法。气动运动模拟平台的迟滞非线性特性主要指气动人工肌肉在正向充气反向放气时长度和拉力曲线的差异。针对此特性设计了切换扩张状态观测器来估计和补偿模型非线性,分别对于气动人工肌肉正反向充放气的不同模型采用不同的观测器增益,以提高状态估计效果,减小跟踪误差。进一步,设计了状态误差反馈控制器,得到了基于切换扩张状态观测器的二阶非线性动态系统全局有界稳定的充分条件。最后实验结果证实了所设计的切换扩张状态观测器的实际效果。     

特种车辆油气弹簧漏气故障的识别与预测

针对特种车辆实现基于状态的维修和自主保障需求,首次对特种车辆悬挂系统的核心部件油气弹簧进行了基于数据驱动方法的状态识别和故障预测研究。对油气弹簧的主要故障模式和机理进行了分析,针对发生频率最高的漏气故障,提出了一种适用于不同工况下的基于相同位移下气压变化的特征提取方法。提出了一种基于支持向量分类机和回归机的故障识别和预测框架,采用该框架能适应实车应用环境的要求,无需增加额外传感器,只利用车辆现有的测试环境就能实现油气弹簧漏气故障的实时监测和预防性维护,与其他基于振动信号的方法相比更具有实用性。在试验室内进行了模拟状态退化试验,利用采集的数据验证了方法的可行性,可用于特种车辆油气悬架的在线状态监控和预测。     

Design and Dynamic Model of a Frog-inspired Swimming Robot Powered by Pneumatic Muscles

Pneumatic muscles with similar characteristics to biological muscles have been widely used in robots, and thus are promising drivers for frog inspired robots. However, the application and nonlinearity of the pneumatic system limit the advance. On the basis of the swimming mechanism of the frog, a frog-inspired robot based on pneumatic muscles is developed. To realize the independent tasks by the robot, a pneumatic system with internal chambers, micro air pump, and valves is implemented. The micro pump is used to maintain the pressure difference between the source and exhaust chambers. The pneumatic muscles are controlled by high-speed switch valves which can reduce the robot cost, volume, and mass. A dynamic model of the pneumatic system is established for the simulation to estimate the system, including the chamber, muscle, and pneumatic circuit models. The robot design is verified by the robot swimming experiments and the dynamic model is verified through the experiments and simulations of the pneumatic system. The simulation results are compared to analyze the functions of the source pressure, internal volume of the muscle, and circuit flow rate which is proved the main factor that limits the response of muscle pressure. The proposed research provides the application of the pneumatic muscles in the frog inspired robot and the pneumatic model to study muscle controller.     

气动位置伺服系统建模发展综述

由于气体的压缩性、气缸摩擦力等存在因素，气动位置伺服系统是一个非线性系统。本文按照机理分析、系统辨识、机理分析和系统辨识结合三种方法简要介绍了气动位置伺服系统建模的发展情况。文章分析得出气动位置伺服系统的模型由线性到非线性．建模目的从理论研究到实际应用的方向发展。最后提出了气动位置伺服系统建模待解决的问题。     

气液联控伺服系统的动力机构特性分析

首次提出一种新型传动方式，描述了此类传动的基本结构和工作原理，给出了相应的数学模型，并详细分析了系统的动力机构特性。提出了用气液联控伺服系统可以实现常规气压伺服系统难以实现的高频响、高刚度等一系列特殊机能，可望为非线性严重的难以控制的气压伺服系统寻求一条控制的新途径。     

缸筒内径对油气弹簧阀系参数设计的影响

利用车辆单轮簧上质量和最佳阻尼比系数，得到油气弹簧开阀压力。利用开阀压力与阀片变形以及流量之间关系，建立油气弹簧阀系参数解析设计公式，对阀系参数进行解析设计。通过对缸简内径对阀系设计参数的影响进行定量分析，建立了阀片厚度和节流缝隙影响系数，利用该系数可对阀系参数进行推算设计。通过实例，对阀系参数进行了解析设计与影响系数推算设计，并对2种方法设计值进行了比较，对阀系设计参数进行校核，对所设计油气弹簧进行了特性试验。设计和试验结果表明，阀系参数解析设计方法是准确的，影响系数推算设计方法是可靠的，对油气弹簧设计开发具有重要参考价值。