电控空气悬架系统刚度调节预瞄算法研究

架变刚度控制可以很大程度改善客车乘坐舒适性。本文以电控空气悬架系统(ECAS)为基础,前悬架采用反馈控制方法,后悬架采用预瞄前馈与反馈相结合的控制方法,通过对空气弹簧充放气从而实现悬架刚度调节。在AMESim和Simulink中分别搭建ECAS模型和控制算法,在TruckSim中搭建整车模型,利用三者联合仿真对控制算法进行验证。为了提升高度跟踪精度,采用柔性PID取代传统PID控制策略,结果显示:该控制方法能够准确跟踪目标高度值,并且很好地抑制了"过冲"与"过放"问题。通过对平顺性指标进行测量发现,与无控制车辆相比,车身垂向加速度减小约60%,表明舒适性得到很大改善。     

基于ANSYS的某汽车悬架有限元分析

采用某麦弗逊悬架参数,建立悬架系统的三维模型。利用ANSYS Workbench有限元分析软件对悬架进行了三种工况下的静力学分析,得出悬架的强度和刚度特性,并对悬架有限元模型进行了模态分析,将计算得到的悬架固有频率与汽车受到的其他激励频率进行对比,评价该悬架是否具有避开与车辆其他系统产生共振区域的性能,为今后的悬架设计提供了一定的理论基础。     

基于最优控制的半主动悬挂机车非线性稳定性分析

半主动悬挂系统是我国目前高速列车悬挂系统发展的最佳形式,而采用天棚阻尼半主动悬挂控制策略恶化了轮对的稳定性性能,降低了临界速度。采用最优控制的方法,对车辆悬挂系统的半主动控制策略进行了优化研究,同时利用动力学仿真软件Simpack建立一个2Co轴式机车控制模型,并对优化后的控制策略进行了非线性稳定性分析。结果表明,采用最优控制的半主动悬挂控制策略,不但不会降低机车的非线性临界速度,而且还会使得其收敛速度明显加快,振动幅值也相应地变小。     

车辆电动静液压作动器的半主动悬架时滞补偿控制

为了改善车辆行驶的平顺性和操纵稳定性,设计了一种基于电动静液压作动器（EHA）的车辆半主动悬架结构。进行了EHA作动器的性能试验分析,建立了EHA半主动悬架的键合图模型,计算了EHA半主动悬架系统的临界时滞,分析了时滞对EHA半主动悬架幅频特性和减振性能的影响,设计了Smith预估时滞补偿控制器,进行了EHA模糊控制半主动悬架的时滞补偿仿真分析。结果表明,EHA半主动悬架具有较好的阻尼可控性;然而随着时滞的增大,悬架系统会出现“轮跳”现象;在Smith时滞预估补偿控制下,EHA半主动悬架的簧载质量加速度减小约30%,轮胎动载荷减小约20%。     

电磁主动悬架阻尼系数优化设计

为提高电磁主动悬架可靠性,将液压阻尼器与线性电机并联。首先建立了电磁主动悬架动力学模型;随后设计了双环控制系统,外环为LQG控制下的车辆动力学控制,内环为电流跟踪控制,并采用粒子群算法确定了不同控制目标下的加权系数;然后分别以乘坐舒适性和行驶安全性为控制目标,研究了不同控制目标下阻尼系数对动力学性能和能耗特性的影响规律,结果表明:时域内,阻尼系数对LQG控制下的电磁主动悬架动力学性能无影响,但其能量消耗随着阻尼系数的增大先减小后增大,为此分别确定了c_s=1000Ns/m作为乘坐舒适性为控制目标下的阻尼值,c_s=2000Ns/m作为行驶安全为控制目标下的阻尼值。频域内,无论是以乘坐舒适性为控制目标,还是以行驶安全为控制目标,阻尼系数都会使得乘坐舒适性有所恶化,而行驶安全性得到改善。     

V型推力杆纵向刚度的预测和优化方法

为了预测和优化重型商用车V型推力杆的纵向刚度,通过橡胶试样单轴拉压试验建立V型推力杆中橡胶材料的超弹性本构模型,采用Abaqus软件对V型推力杆的工作过程进行有限元动态模拟。利用Abaqus软件的后处理模块预测V型推力杆的纵向刚度,并根据橡胶层的应变云图分析V型推力杆的纵向刚度与球铰结构之间的关系。分析结果表明,增大球铰塑料层的宽度可提高V型推力杆的纵向刚度,原因是这种结构改变了球铰橡胶层的体积及硫化面积,并阻碍橡胶层向两侧端盖的延展。对原结构及优化方案的样件进行台架试验。试验结果表明,提出的预测及优化方法是有效的,可缩短V型推力杆的开发周期,显著提高V型推力杆的纵向刚度。     

半车油气悬架车身姿态控制研究

针对半车油气悬架系统,提出了一种由车身姿态控制器和力跟踪控制器组成双闭环控制系统的车身姿态控制策略。外环利用Backstepping控制算法作为姿态控制器实现对期望姿态的精确跟踪,输出一个最优控制力、力矩;分析了内动态对系统的影响,并通过引入地棚阻尼控制进行修正。设计了输出解耦使最优控制力及力矩分配到前后悬架力,作为内环的给定。内环采用滑模控制算法设计了力跟踪控制器。仿真分析表明,对凸起路面、正弦路面及C级路面提出的控制策略能满足半车悬架的控制要求。     

车辆主动悬架自适应LQG控制策略研究

针对车辆主动悬架的结构原理,建立了其动力学模型。在分析车辆主动悬架状态方程具有时变性的基础上,提出了自适应LQG主动悬架控制策略,通过自适应控制模型能够实现对车辆悬架时变参数和扰动输入参数的辨识。结合LQG控制性能指标函数,在确立簧载质量垂直加速度、悬架动行程和轮胎动行程的加权系数后,通过采用扩展自回归滑动平均模型进行悬架时变参数辨识,实现了主动悬架的自适应LQG控制。仿真结果表明自适应LQG控制策略优于LQG控制,较好地改善了车辆的平顺性。     

汽车非线性悬架系统的分数阶PD~μ控制研究

根据1/4车辆非线性悬架系统动力学模型,采用频域分析和控制性能优化方法设计出可控悬架系统的分数阶PDμ控制器。仿真结果表明:相比传统的整数阶PD控制情形,即使汽车在不同车速和等级道路行驶工况条件下,分数阶PDμ控制器对非线性悬架系统均能获得更优的控制效果,能进一步降低车身垂直振动位移、速度和加速度数值,有效提高了车辆的行驶平顺性。研究结果可为设计汽车可控悬架系统提高乘坐舒适性提供了有用的控制方法参考。     

单气室油气悬架的仿真与试验研究

参考车辆液力减振器的研究经验和成果,考虑密封的摩擦,建立单气室油气悬架的的非线性数学模型.在不同的充气压力下,对单气室油气悬架进行台架试验研究,分别测得油气悬架的输出力和缸筒相对于活塞杆的位移.应用多体动力学仿真软件ADAMS建立单气室油气悬架的虚拟模型,将试验得到的位移与时间的关系曲线输入到虚拟模型进行仿真.将仿真得到的位移特性曲线、速度特性曲线和相应的试验曲线进行比较,修正了油气悬架数学模型中的关键参数,验证了数学模型的精确性.分别将考虑密封摩擦和不考虑密封摩擦的仿真结果与试验结果进行比较,证明考虑密封摩擦的油气悬架数学模型更精确,但密封摩擦对数学模型精度的影响在5%以下,如果粗略评价油气悬架的性能,密封摩擦可以忽略不计.