汽车磁流变减振器建模及其侧倾稳定性控制策略

首先建立了磁流变减振器外特性模型,以此为基础,提出了一种改进的天棚阻尼控制算法,实现了基于磁流变减振器的阻尼力主动控制,达到了控制车辆侧倾的目的。进行了CarSim和Matlab/Simulink联合仿真验证。仿真结果表明,所建立的磁流变减振器模型可以用于车辆悬架的控制研究,改进的天棚阻尼控制算法可以实现车辆的侧倾稳定性控制。     

基于改进天棚阻尼的半主动悬架系统动力学与电磁兼容特性分析

磁流变阻尼器(MRD)对实现智能车辆悬架系统具有重要的应用价值. 在建立整车7-DoF悬架系统模型和修正的MRD Bouc-wen滞环模型基础上,应用磁流变(MR)“四分之一”车辆悬架系统的改进型天棚阻尼控制策略,设计了一种对整车4个MR悬架子系统进行独立控制的半主动异步控制器,并考虑整车前、后轮的间距,应用带延时的谐波和平滑脉冲,及实测的随机路面信号作为路面对车轮的激励输入,对MR悬架和被动整车动力学系统的垂直、俯仰和侧倾运动性能进行了系统的比较研究,同时验证了控制器的电磁兼容特性. 结果表明:提出的基于天棚阻尼策略的半主动控制器能理想地改善MR整车悬架系统的乘坐舒适性和操纵安全性等多目标悬架性能,其控制电流的传导与辐射噪声均满足国家标准要求,为进一步开展MR智能车辆悬架系统的半主动解耦控制研究奠定了理论基础.     

半主动悬架系统滑模控制动力学仿真研究

建立1/4半主动悬架系统模型,采用天棚阻尼悬架系统模型作为参考模型,基于滑模变结构控制策略,设计滑模控制器。运用Matlab/Simulink进行动力学仿真分析,研究系统在随机路面激励下的车身垂直加速度、悬架动挠度的性能变化。仿真结果表明,该滑模控制器性能稳定,能有效控制、改善悬架系统各性能参数。     

基于联合仿真的半主动悬架车辆平顺性

为减少车辆悬架系统开发周期和成本,利用SIMPACK软件建立了车辆1／4悬架多体动力学模型,基于天棚控制策略设计了半主动悬架控制器,并通过MATLAB／SIMULINK编写了控制算法对其进行联合仿真．将采用半主动悬架系统得到的仿真结果与采用被动悬架系统得到的仿真结果进行了对比,车身垂直加速度均方根值减少了30．2％．结果表明,基于天棚控制的半主动悬架可以有效衰减车身的振动,改善车辆的行驶平顺性,从而为车辆动力学系统的仿真分析提供了一种有效方法．     

汽车磁流变半主动悬架的模糊PID控制研究

为了解决传统的被动悬架阻尼参数不可调节,汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性难以改善的问题.提出使用磁流变阻尼器代替被动阻尼器,通过将磁流变阻尼器基于BP神经网络的逆向模型与模糊PID控制器形成闭环反馈来实现对汽车悬架的半主动控制.通过仿真实验和数据分析得到,基于磁流变阻尼器的模糊PID控制的半主动悬架系统的车身垂直加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的均方根植明显比被动悬架的均方根值小.结果表明:该方法可以有效地提高汽车的乘坐舒适性和操作稳定性,改善悬架系统的性能.     

磁流变阻尼器驱动的智能车辆悬挂控制及实验

针对由新型的磁流变阻尼器驱动的智能车辆悬挂设计要求,提出了一种基于天棚阻尼律实现不对称阻尼特性的半主动控制方案,能有效地抑制驱动电流的“开-关”冲击特性和磁流变阻尼器滞环特性产生的不良影响.将该控制器与四分之一车辆模型相结合,在变幅度谐波、平滑脉冲和随机信号激励下,对该半主动控制器的性能进行了仿真分析,并通过设计的硬件在环测试系统进行了系统的实验研究.结果验证了所提出的智能车辆悬挂设计能理想地实现车辆驾乘舒适性、与路面可靠接触、悬挂空间等多目标悬挂性能,以及对簧载质量变化的鲁棒特性.     

磁流变阻尼器在工程车辆悬架系统中的应用

为了改善工程车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性,针对工程车辆被动式悬架系统存在阻尼固定、变化范围小的缺点,采用磁流变阻尼器,设计了其模糊控制器,建立工程车辆悬架系统的半主动控制模型,并用白噪声信号模拟路面情况进行仿真分析,结果表明:采用模糊控制的磁流变阻尼器的半主动悬架与被动悬架相比,可以有效地降低振动的加速度峰值,减振效果明显。     

被动式磁流变体车辆动力液压悬置的研究

首次提出了将磁流变液用于车辆动力液压悬置以降低车辆的振动和噪声 ,并给出了被动式磁流变液液压悬置的结构 ,提出了其力学模型 .实验研究表明 ,该悬置的动特性如动刚度、损失角随激振频率变化明显 ;磁流变液作为一种引人注目的可控液体 ,很适合用于液压悬置 .同时指出 ,要充分发挥磁流变液的潜力 ,必须开发半主动、主动控制的磁流变液液压悬置     

应用磁流变减振器控制模型结构的仿真研究

本提出了一种半主动控制算法，结合自行研制的磁流变减振器并将其安装在一个五层剪切型结构的缩比例模型，仿真分析了所提出的半主动控制算法和被动控制策略的控制效果，仿真结构表明，被动关和被动开控制的不能有效地发挥磁流变减振器的控制作用，磁流变减振器作为一种半主动控制装置，可以有效地控制结构的反应。     

路面激励下车辆悬架滞回模型的混沌研究

为了分析车辆悬架在实际路面激励下的振动状态,根据试验所得的磁流变减振器示功曲线,采用Matlab软件拟合修正的Bouc Wen模型,建立带滞回特性的非线性模型以及基于减振器试验数据的两自由度四分之一悬架模型.研究该半主动悬架的频率响应特性,通过相平面图、Poincaré截面图和分叉图分析半主动悬架在不同路面激励下的振动形式,研究随着路面变化或者悬架自身参数变化引起的振动形式的改变,揭示悬架系统在各种工况下发生的混沌行为,为地面车辆的动力学设计提供依据.     

Electrorheological Damper and Its Application for Semi Active Suspension System

A semi-active control of vehicle suspension system with electrorheological (ER) damper is presented. ER fluid characteristics are introduced based on the Bingham plasticity model first. Then ER damper working force is given. Finally a quarter car model with ER damper is constructed. The skyhook control strategy is adopted to simulate the amplitude-frequency characteristics and the vibration of suspension system under random road excitation on the basis of ER damper characteristics. The response curves of the vertical acceleration, the suspension dynamic working space and the tyre dynamic loading are obtained. Simulation results show that the acceleration is reduced effectively and then the ride comfort is improved by the skyhook control law.     

Smart property of Homogeneous Electrorheological Fluid and Its Application in Reducing Seismic Responses of Engineering Structures

The smart properties of homogeneous electroheological fluid(HERF) containing side-chain type liquid crystalline polymer were studied and an actual HERF damper with an adjustable viscosity was produced.A mechanical model of the HERF smart damper was established on the basis of experiment and theoretical analysis.Then a conbtrolled equation of SDOF structure by HERF damper was derived and a semi-active control strategy based on optimal sliding displacement of damper was presented.The simulation results for a single story frame structure indicate that HERF,which may avoid some defects of common particles-suspended ER fluids,is an excellent smart material with better stability .Using the semi-active control strategy presented.HERF smart damper controlled could effectively reduce seismic responses of structures and keeps the control stable at all times.     

不对称磁流液阻尼器在汽车减振中的半主动控制

根据作者新近提出的一种通用不对称滞环特性模型,本文对磁流液(MR)阻尼器在汽车减振应用进行了半主动控制研究．将所提出的MR阻尼器不对称滞环模型应用在二自由度“四分之一”汽车模型．并用“空挂”控制律来实现对MR阻尼器阻尼力的自动调节．仿真结果验证了阻尼力不对称性和滞环特性对汽车悬挂性能的影响．且表明所设计的半主动非线性控制器的复杂性大大减化．并达到理想的汽车悬挂减振性能．     

新型可控磁流液阻尼器的应用研究

可控磁流液(MR)阻尼器具有半主动控制、快恢复、体移小、输入功率低、易安装、安全、可靠、静音、商品化等优点，是近年来国际工程振动抑制领域广泛研究的热点问题，可望取代普通的无源液压阻尼器，成为新一代工程振动抑制阻尼器件，对工程结构性系统减振性能提高带来革命性的突破．论文重点介绍该智能驱动器件的基本工作原理和主要的性能特点，以及描述其阻尼力对相对速度(f-v)工作特性的滞环非线性模型，并结合路面汽车的性能要求，对该类滞环非线性系统的控制问题提出了若干研究方向，有助于加速该新智能驱动器件在实际工程系统中的应用研究。     

Parametric design strategy of a novel cylindrical negative Poisson’s ratio jounce bumper for ideal uniaxial compression load-displacement curve

A cylindrical negative Poisson’s ratio (CNPR) structure based on two-dimensional double-arrow negative Poisson’s ratio (NPR) structure was introduced in this paper. The CNPR structure has excellent stiffness, damping and energy absorption performances, and can be applied as spring, damper and energy absorbing components. In this study, the CNPR structure was used as a jounce bumper in vehicle suspension, and the load-displacement curve of NPR jounce bumper was discussed. Moreover, the influences of structural parameters and materials on the load-displacement curve of NPR jounce bumper were specifically researched. It came to the conclusion that only the numbers of cells and layers impact the hardening displacement of NPR jounce bumper. And all parameters significantly affect the structure stiffness at different displacement periods. On the other hand, the load-displacement curve of NPR jounce bumper should be in an ideal region which is difficult to be achieved applying mathematical optimization method. Therefore, a parametric design strategy of NPR jounce bumper was proposed according to the parametric analysis results. The design strategy had two main steps: design of hardening displacement and design of stiffness. The analysis results proved that the proposed method is reliable and is also meaningful for relevant structure design problem.     

Design and optimization of a semi-active suspension system for railway applications

The present work focused on the application of innovative damping technologies in order to improve railway vehicle performances in terms of dynamic stability and comfort. As a benchmark case-study, the secondary suspension stage was selected and different control techniques were investigated, such as skyhook, dynamic compensation, and sliding mode control. The final aim was to investigate which control schemes are suitable for optimal exploitation of the non-linear behavior of the actuators. The performance improvement achieved by adoption of the semi-active dampers on a standard high-speed train was evaluated in terms of passenger comfort. Different control strategies have been investigated by comparing a simple SISO (single input single output) regulator based on the skyhook damper approach with a centralized regulator. The centralized regulator allows for the estimation of a near optimal set of control forces that minimize car-body accelerations with respect to constraints imposed by limited performance of semi-active actuators. Simulation results show that best results is obtained using a mixed approach that considers the simultaneous applications of model based and feedback compensation control terms.

     

基于MR—TMD的煤制气厂厂房半主动控制研究

提出了一种在TMD质量块上安装磁流变阻尼器的新型半主动MR—TMD控制装置,采用半主动控制算法,仿真分析了质量块在矩形波激励作用下,半主动MR—TMD控制系统对结构振动控制的可行性和有效性,并比较了半主动MR—TMD控制与被动TMD控制、主动AMD控制对同一模型结构的控制效果．仿真结果表明,半主动MR—TMD控制的减振性能优于被动的TMD控制和主动的AMD控制．     

基于模糊PID控制器的麦弗逊悬架联合仿真研究

通过实验测出磁流变阻尼器在不同电流作用下的力与速度关系的阻尼系数特征数据,并将所得阻尼数据导入麦弗逊悬架多体动力学模型;计算簧载质量速度及其变化率作为主动悬架控制的输出量;半主动悬架采用模糊PID复合控制器,用模糊控制策略对PID控制器在给定的参数范围内进行在线实时调整;在MATLAB中搭建悬架系统联合仿真模型。仿真计算结果表明:在各不同车速阶段,采用模糊PID复合控制器均对改善悬架的总体性能有明显作用;且车身垂直加速度、悬架动行程及车轮侧向滑移量在低频阶段改善突出,提升了整车在不同车速范围内的乘坐舒适性与操作稳定性。