多级可调阻尼半主动空气悬架的天棚控制研究

以某重卡汽车阻尼多级可调的电子控制空气悬架系统为研究对象,基于Matlab/Simulink模块分别建立1/4车辆悬架系统模型、理想天棚和实际天棚控制模型,给出阻尼可调的天棚控制器设计方法。该方法分析车身加速度az、悬架动挠度f_d和轮胎动载荷t_l随阻尼系数的变化规律,对该车辆悬架系统的平顺性(a_z,f_d)和道路友好性(t_l)目标进行加权优化处理,得到不同控制策略下使悬架获得最优综合性能的悬架阻尼系数。仿真结果表明:采用优化后的天棚阻尼控制器能够有效改善车辆平顺性和道路友好性。     

基于观测器的半主动悬架天棚控制设计与实现

建立了1/4车辆半主动悬架控制系统的动力学模型,设计了Kalman滤波器.在Kalman滤波器的基础上,设计了滑模观测器.采用天棚控制算法,建立了基于观测器的1/4车辆半主动悬架天棚控制器.仿真结果表明,相对于被动悬架,基于Kalman滤波器和滑模观测器的天棚控制平顺性有较大提高,但轮胎动载荷略有增加,所设计的Kalman滤波器能较好的估计被控悬架的绝对速度和相对速度,而滑模观测器比Kalman滤波器能更为精确地估计悬架的状态,稳定性好,控制器具有更好的控制效果.     

车辆半主动悬架分数阶天棚阻尼控制器设计

为研究分数阶微积分在车辆半主动悬架控制中的应用效果,以某重载车辆空气悬架系统为研究对象,建立2自由度1/4车辆动力学控制方程,构建分数阶天棚阻尼控制器模型,讨论微分算子和阻尼系数对控制系统的影响。采用Oustaloup算法来模拟分数阶微积分,得到可在Matlab/Simulink中使用的控制器模型,并对该系统进行了仿真分析。结果表明:在不同路面激励下,在车身加速度和轮胎动载荷控制中,分数阶天棚阻尼控制优于整数阶天棚阻尼控制,被动悬架最差;而在悬架动挠度控制上,整数阶天棚控制最优,分数阶天棚次之,被动控制最差;从综合性能指标来看,分数阶天棚阻尼控制策略更能有效地抑制车身共振,提高驾乘舒适性和安全性。     

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。     

铁道客车横向振动半主动控制技术

在论述高速铁道车辆被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂机理的基础上，基于系统观点和铁道车辆的特点，阐述了天棚阻尼控制、最优控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等控制方法在半主动悬挂系统中的应用前景，探讨了半主动悬挂开发的整体思路与研究方向，并提出了以天棚阻尼控制理论、模糊控制理论、自适应控制理论和预见控制理论为主线的复合控制策略。     

基于车载导航的半主动悬架路况协调控制

难以获得路况信息是影响半主动悬架控制性能的重要因素。进行了依据车载导航系统探测和记忆路况信息,半主动悬架据此信息提前切换到相应控制策略或阻尼的初步研究。设计了半车天棚控制器,在随机路面采用天棚控制,当导航仪探测到前方障碍时,则提前通知悬架控制器切换到小阻尼状态,从而降低振动的峰值,提高行驶的平顺性。仿真计算证明了这种思路的有效性。研制了车载导航系统并设计了路况等级探测和记忆查找的策略,实车试验取得了和仿真相近的效果。     

车辆半主动悬架分数阶天棚阻尼控制研究

为提高车辆行驶舒适性和减小轮胎对路面动载荷,建立二自由度天棚阻尼控制的半主动汽车悬架模型,将分数阶微积分理论应用到天棚阻尼控制的半主动汽车悬架上,采用Oustaloup数字滤波器模拟分数阶微积分,进而通过遗传算法寻找出分数阶天棚控制的最优参数。最后,建立分数阶天棚阻尼悬架系统的仿真模型,并对其进行时频域仿真分析。仿真结果表明:分数阶天棚阻尼半主动悬架在保持整数阶控制性能的前提下,在各个方面均有一定的提高和改善。     

基于MATLAB的半主动悬架可变刚度座椅的研究

为进一步改善汽车的乘坐平顺性,利用MATLAB建立了1/2车动力学微分方程;以半主动悬架天棚阻尼控制为基础,设计一种可以改变刚度的座椅系统;以线性滤波得到的B级路面为输入进行仿真分析,对比了3种情况下的汽车平顺性。结果表明:相比于被动悬架,天棚阻尼控制有效改善了汽车的平顺性,同时附加变刚度座椅的半主动天棚阻尼控制悬架能进一步提高乘坐舒适性。     

轨道不平顺激励下高速磁浮列车垂向动力学仿真

为了分析高速磁浮列车直线行驶过程中各项因素的影响,基于多体动力学软件Simpack建立了高速磁浮列车的垂向动力学模型,施加轨道谐波高低不平顺激励,研究了行驶速度、轨道不平顺波长和幅值、车重和悬浮架重以及一二系悬挂参数对于平稳性的影响.对全高速域的仿真结果表明:该型高速磁浮列车满载通过直线线路时,不同车速对应于不同的敏感波长范围.随着列车速度的增加,引起车体主频响应的波长增长,敏感波长范围扩大.并且随高低不平顺幅值的增大,垂向Sperling指标非线性上升,且上升速率逐渐减小.另外,车体重量的增加,悬浮架重的减小,会改善平稳性.在高速磁浮列车的工程应用参数范围内,适当减小一系悬挂刚度、二系悬挂刚度和阻尼,增大一系悬挂阻尼,有助于改善平稳性.其中二系悬挂对车辆平稳性的贡献最大.     

基于互连平衡油气悬挂多轴车辆行驶特性分析

以某多轴轮式无人平台车辆为研究对象,分别建立了同侧互连平衡油气悬挂和独立油气悬挂数学模型,并基于MATLAB建立了仿真模型,重点对车辆正常行驶状态下的2种悬挂系统输出力特性及刚度、阻尼特性进行对比分析,并就整车的行驶平顺性进行了实车测试。结果表明,同侧互连平衡油气悬挂有效降低了整车平台所受到的垂向振动冲击力,平台质心处垂向加速度均方根值降低了0.383g,提升了整车平台的行驶平顺性。