履带车辆电磁主动悬挂LQR控制研究

针对军用履带车辆悬挂系统对车辆行驶中的振动控制需求,采用了磁流变阻尼器与电磁作动器相复合的方式,引入履带车辆电磁主动悬挂,建立了悬挂动力学模型。采用滤波白噪声方法生成路面随机输入激励,并导出了悬挂系统状态方程,进而设计和仿真分析了LQR最优主动控制算法。研究结果表明,采用该控制方法对于提高履带车辆行驶的安全性和乘坐舒适性是可行的。在某型履带车辆上,当负重轮相对动载荷均方根值仅增加2.82%和悬挂动行程小于三分之一最大行程时,车体加速度均方根值能降低40.74%。     

基于遗传算法的履带车辆电磁悬挂LQR控制优化

提出采用遗传算法对电磁悬挂LQR控制算法进行优化的方法。针对被动悬挂不可控、半主动悬挂不能主动出力和主动悬挂耗能过大等问题,提出并设计了基于电磁作动器和磁流变阻尼器相复合的履带车辆电磁悬挂结构方案,并依据其简化模型设计了LQR控制器。提出采用主、被动悬挂性能评价指标的均方根比值之和作为适应度函数进行LQR权系数优化的方法。仿真结果很好的证明了采用集成优化的电磁悬挂LQR控制能够较大地提高履带车辆的行驶平稳性,并且该优化方法也同样适用于汽车悬架。     

履带车辆主动悬挂多点布置优化

为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,分析了4种典型路面下各子悬挂对悬挂系统减振性能影响的敏感性;最后,设计了主动悬挂作动器的6个布置方案,通过建立基于线性二次最优（linear quadratic regulator,简称LQR）控制的履带车辆主动悬挂动力学模型,分析了典型路面下各布置方案对悬挂系统减振性能的影响规律及能耗变化规律。结果表明,通过对履带车辆主动悬挂作动器的布置优化,可以实现悬挂减振性能和能耗之间的平衡。     

履带车辆悬挂系统稳定性分析

履带车辆悬挂系统不仅直接影响到车辆的平顺性和舒适性,而且对履带车辆的稳定性能和行进间射击精度有着重要的影响。基于履带车辆建立了路面模型和车辆悬挂系统的二自由度动力学模型,采用Simulink对悬挂系统动力学模型进行仿真计算,并通过改变悬挂的阻尼刚度和弹簧刚度来分析其对车辆稳定性和车辆射击精度的影响,为悬挂系统的设计提供基础。     

高机动履带车辆悬挂系统RecurDyn建模与实验验证

以某型高机动履带车辆为研究对象,用Recur Dyn软件Track-HM模块对车体和悬挂系统进行多体动力学建模,建立了高机动履带车辆的虚拟样机模型和相应的路面模型,并对该模型悬挂系统进行实验验证。将仿真与实验对比,结果基本一致,验证了模型可靠性,为后续高机动履带车辆仿真及参数设计提供一定参考。     

某高速履带式装甲车悬挂系统动力学仿真

基于多刚体动力学理论建立了高速履带车辆悬挂系统与地面作用的动力学模型,基于贝克理论建立路面,研究了高速履带车辆在工况为爬行60°坡时悬挂系统的动力学响应问题,分析了车辆爬60°坡在2种不同路面上左、右履带的平均转矩,并且和计算求得理论转矩进行比较,分析得出仿真数据和理论数据误差率在5%内,模型特别考虑了履带对履带车辆动力学响应的影响.     

基于极点配置法的履带车辆悬挂系统主动控制仿真

建立了履带车辆悬挂系统主动控制的力学模型并将其转化为数学模型。通过极点配置法对采用主动控制的履带车辆悬挂系统进行仿真，并将仿真结果与采用被动悬挂系统相比较。结果表明，采用了主动控制悬挂系统的车身振动明显降低。     

履带车辆半主动悬挂二自由度计算机仿真实验

基于磁流变(MRF)减振器的履带车辆半主动悬挂系统，其阻尼力根据环境可控可调，从而能够完成对履带车辆振动的有效抑制。选用履带车辆二自由度1／2的车体模型，分别针对被动悬挂和半主动悬挂，建立了相应的数学模型。加上瞬时最优控制算法后，得出了悬挂系统的最优控制力。采用控制系统的分析和仿真软件Matlab中的Simulink工具箱进行了被动及半主动仿真实验。     

基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统半主动控制

将磁流变阻尼器应用于履带车辆的悬挂系统中,研究了磁流变阻尼器在不同电流下的力学特性和耗能特性。建立了履带车辆二自由度车体振动模型,提出了基于线性二次型(LQR)最优控制理论的半主动控制算法。对典型沙土路面激励下履带车辆悬挂系统的半主动控制效果进行了仿真,与被动及开关控制的减振效果进行比较,得出了车体振动加速度、线位移、角加速度和角位移的响应曲线。结果表明,该控制算法对基于磁流变阻尼器的履带车辆悬挂系统有着很好的控制效果。     

军用履带车辆电磁悬挂结构设计与控制算法研究

针对被动悬挂不可控、半主动悬挂不能主动出力和主动悬挂耗能过大等问题,提出基于电磁作动器和磁流变阻尼器相复合的电磁悬挂结构方案。依据军用车辆能量回收潜力和行驶性能与射击精度对悬挂控制的要求,提出采用分档控制方法的基于行驶工况与作战效能的振动控制策略。分析表明,该电磁悬挂具有Fail-Safe功能,增加了参数的可调范围,在分档控制策略下能够实现车辆振动的被动、半主动和主动控制,并能在a档和b档时采用电磁馈能实现振动能量的部分回收,适用于军用履带战斗车辆振动控制需求。     

基于RecurDyn软件坦克悬挂系统动力学仿真

基于多提动力学软件Recur Dyn建立了某型高速履带车辆悬挂模型,同时建立了路面模型,且在相同路面和车速的情况下,对履带车辆进行了实车检验,然后通过对比实车与模型垂直方向的加速度,验证模型的可信性。     

履带车辆磁流变半主动悬挂系统滑模控制研究

建立了履带车辆1／2车体振动模型,设计了相应的滑移面和滑移模态控制器,得出了履带车辆半主动悬挂系统的实时控制阻尼力,并对路面激励下滑模控制与最优控制的减振效果进行了仿真。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬挂控制实验研究

将磁流变阻尼器应用于半主动悬挂系统。建立了基于磁流变半主动悬挂系统的二自由度1/2车体的履带车辆振动模型。应用LQR最优控制理论,提出了一种基于磁流变阻尼器的履带车辆半主动控制策略,并在振动实验台上进行了半主动控制实验,模拟了车辆通过正弦路面的情形,结果表明,应用该控制策略能得到良好的减振效果。     

磁流变阻尼器力学特性及其在车辆悬挂系统中的应用

对磁流变阻尼器的力学特性进行了理论分析和实验研究，得出了其阻尼力与电流、振动速度和振幅等因素之间的变化关系，并将该阻尼器应用于车辆悬挂系统中，建立了基于该阻尼器的履带车辆振动模型，提出了相应的半主动控制算法，对路面激励下悬挂系统的控制效果进行了仿真，结果表明，将磁流变阻尼器应用于履带车辆的悬挂系统可以大大减小车体响应，有着广阔的工程应用前景。     

履带车辆悬挂参数变化对悬挂特性影响分析

通过确定实际履带车辆的简化条件,建立了二自由度车辆悬挂系统模型,得出了车身加速度、悬挂动行程、负重轮相对动载荷对路面输入的幅频特性,分析了悬挂刚度、阻尼系数、负重轮胶圈刚度和非悬置质量等参数变化对悬挂传递特性的影响.结果表明,在进行车辆悬挂系统设计和振动控制时,必须考虑悬挂系统参数的匹配问题和参数变化对振动控制的影响.     

加速度输入的履带车辆悬挂系统LQR控制建模与仿真

建立了以加速度作为路面激励输入信号,且考虑非悬置质量的履带车辆二自由度二分之一车辆力学模型,选定状态变量,推导出悬挂系统状态方程和振动微分方程。基于线性二次型(LQR)最优控制理论的主动控制算法得出最优控制力,依据磁流变阻尼器半主动限界Hrovat控制算法追踪最优控制力,实现悬挂系统磁流变阻尼半主动控制。对典型正弦路面激励下履带车辆悬挂系统的主动、半主动控制效果进行了仿真,并与被动控制效果进行比较。结果表明,建立的力学模型可信,算法能很好控制车体位移和加速度。     

油气悬挂式履带车辆高速转向动力学仿真

采用多体动力学仿真软件Recurdyn建立油气悬挂式履带车辆多体动力学模型,重点对履带车辆在两种软地面上的高速转向过程进行了动力学仿真和对比分析,讨论了履带车辆在软地面高速转向的动力学特性.研究结果表明:履带车辆在软地面高速转向稳定性差,在干沙路面转向半径比黏土路面大,干沙路面的剪切阻力角比黏土路面大,造成履带受到相对更大的侧向加速度,使得履带车辆更易发生侧翻现象;转向行驶时履带张紧力变化明显,主动轮所需扭矩较大,容易发生脱轮的状况.     

履带车辆悬挂系统当量化及车辆平面数学模型建立

为建立一种简单高效的履带车辆动力学分析模型,提出一种车辆悬挂系统当量化方法。该当量化方法通过研究悬挂系统中各构件间的关系,基于虚功原理建立悬挂系统的当量刚度和当量阻尼的计算公式,在此基础上建立一个8自由度履带车辆平面数学模型;采用小波域阈值滤波的方法对高频路面进行滤波处理,以反映履带对高频路面的滤波作用。在Recur Dyn软件中分别建立履带车辆单轮悬挂系统及整车的多体动力学模型并进行仿真,对采用悬挂系统当量化方法及平面数学模型分析得到的结果与在同一条件下基于Recur Dyn所做的动力学仿真结果进行比较。结果表明,悬挂系统当量化计算刚度与阻尼与仿真得到的悬挂系统的刚度和阻尼非常吻合;车辆行驶时,采用平面数学模型分析得到的平衡肘、质心竖直方向以及车体俯仰方向的运动学和动力学参数与基于Recur Dyn所做的整车动力学仿真结果具有很好的一致性。上述结果验证了悬挂系统当量化方法以及基于此方法所建立的平面数学模型的正确性。     

基于ADAMS模型的履带车辆半主动悬挂自适应控制

建立了某履带车辆ADAMS整车模型。搭建了控制算法MATLAB与实体模型ADAMS之间的联合仿真接口。提出了采用模糊控制器调整PID调节器参数实现基于ADAMS建模的整车半主动悬挂控制策略。用动行程及其变化率作为模糊控制器的输入,通过模糊控制器的输出动态调整PID调节器的参数,形成了车辆半主动悬挂自适应控制系统。仿真研究表明,该自适应控制系统能够有效协调加速度和动行程在不同频段的矛盾,明显改善履带车辆行驶的平顺性。     

履带车辆肘内式半主动油气悬挂性能研究

肘内式油气悬挂与传统油气弹簧相比,能够以较小的体积和质量,提供更高的负载能力。将履带车辆肘内式油气悬挂单轮模型与半主动控制相结合,进行了半主动肘内式油气悬挂动态特性分析,提出了基于天棚算法的半主动双环控制策略,外环控制器计算目标阻尼力对应的阀芯位置,内环控制器控制阀芯跟踪目标位置,从而达到改善履带车辆平顺性的目的。探索了Virtual.Lab,AMESim和Matlab之间的集成接口,搭建了机电液耦合系统的联合仿真虚拟试验平台,并在该平台对控制算法进行了验证,结果表明肘内式油气悬挂半主动性能显著优于被动悬挂。